「捕碳利用」，碳中和風口最熱的「賠錢貨」_風聞

造富風口 or 燒錢機器，説的都是這同一件事。

作者 | 雪小頑

編輯| 靖宇

在澳大利亞某所高校的實驗室裏，27 歲的博士生尹舟正對着一組由試管、儀表、線路等構成的試驗裝置，記錄下新的數據結果——簡單來説，他的目標是研究如何利用二氧化碳開採出更多的石油，同時將二氧化碳埋在地下。

用二氧化碳驅油的背後，是時下頗具話題度的負碳技術 CCUS——Carbon Capture，Utilization and Storage，即二氧化碳捕集、利用與封存。

事實上，這項技術並不新鮮，在國外已經有三四十年的歷史，卻一直處在水面之下。直到近年全球氣候議題再次被提上肉眼可見的日程，碳中和已然成為人類未來確定性最強的風口信號，這給 CCUS 技術注入了新的動力。

CCUS 正經歷着自身週期中的高光時刻。

根據國際能源署（IEA）的數據，如今世界各地的 CCUS 設施，每年可以捕獲 4000 多萬噸二氧化碳，是全球能源轉型的四大關鍵支柱之一。

許多政企、資本也嗅到了機會，高頻加碼佈局，其中不乏比爾·蓋茨、馬斯克這樣的科技大佬重金押注，尤其是今年上半年的項目融資金額大都以億美元為單位。

那麼，CCUS 這項「玩轉」碳循環的技術究竟是怎麼一回事？當 CCUS 被寄予厚望，它的減碳 ROI 當真如想象般美好？它又能在多大程度上兑現承諾？

如同硬幣的一體兩面，熱捧之下，關於 CCUS 的質疑也從未停止。

01

去空氣裏「捉」點碳

作為氣候議題中的主角，二氧化碳原本在自然界中有一套自己的天然循環系統：源自工業廢氣和動植物呼吸產生的二氧化碳，一「出生」就會釋放到空氣中，這些二氧化碳之後會迎來不同的命運走向，一部分被森林和海洋吸收，剩下部分則留在空氣中。

如果把地球大氣層看作是一個大型碳賬户，那麼工業和自然界排放二氧化碳就是入賬的「碳源」，而吸收二氧化碳的過程則是支出的「碳匯」。所謂的「碳中和」，本質上就是要求做到收支正負平衡，碳源（碳排放）=碳匯（碳吸收）。

按照這個邏輯，通向碳中和的路徑不止一條。如果人類一時難以減少碳排放源，那麼也可以試試換一個思路，在等式的右端——碳吸收上做文章。

但森林、海洋等天然碳匯的吸收能力和效果有限，想在短時間抵消掉快速增長的二氧化碳排放量，需要藉助技術和工程手段進行干預，把多餘的碳「捉」住並且固定封存下來，從而減少大氣中的二氧化碳，直至淨零狀態——這就是 CCUS 負碳技術希望做到的事情。

拆解 CCUS 的概念可以看出，這是一項技術綜合體，整個產業鏈條涵蓋了二氧化碳的排放-捕集-運輸-利用-封存，形成一套流程連續且完整的人工碳循環。

CCUS 產業鏈條。｜來源：NIKKAN

•從上游環節來看，可以將電力、化工、水泥等高碳排行業作為源頭，利用專業設備直接從這些工業生產活動中捕集新生的二氧化碳「增量」，或者，也可以去空氣中捕獲已有二氧化碳的「存量」。

•到中游環節，如果碳利用場景不在捕集現場，那麼被捕獲的二氧化碳將被液化壓縮，通過管道、船舶、罐車被運輸到利用點或者存儲地。其中，管道的運輸成本最低，但極大依賴基礎設施建設；罐車更適用於陸地短途，且能承載的二氧化碳運輸量較為受限；相比之下，二氧化碳航運更靈活，在運輸距離和運輸量上更具優勢，是日本、法國等許多國家正在着手佈局的重點。

•進入下游的利用和封存環節後，二氧化碳的實用價值會被開發出來，用不掉的會被封存在地質結構中，通常的選擇是廢棄的油氣藏或鹽鹼地。

在整套流程中，碳捕集是首要環節。

在各類工業環境下，目前最先進和被廣泛採用的碳捕獲技術是化學吸附和物理分離，也就是利用二氧化碳和化學溶劑之間的反應，或者是吸附劑、新型膜來抽離出二氧化碳。

這個環節通常發生在工業燃燒之後，在排放端加接一段裝置設備引導廢氣，再利用脱碳設施分離出二氧化碳。

整個過程不需要推翻工廠的原有設備，在此基礎上進行加裝改造即可。通常來説，廢氣裏的二氧化碳濃度越高，捕集的成本越低。

來自 IEA 的數據顯示，CCUS 設施每年在工業和能源轉型中可以捕獲近 4000 萬噸二氧化碳。

與盯住排放源頭相比，直接去空氣裏捉碳聽起來更「科幻」一些，卻正在真實發生。今年 4 月，總部位於瑞士的碳捕集初創公司 Climeworks 完成 6.5 億美元融資——這是碳捕集賽道歷史上金額最大的一筆融資，讓成立於 2017 年的 Climeworks 一躍成為行業明星。

Climeworks 在冰島設立了世界上最大的空氣捕集二氧化碳設施，並將提取出來的二氧化碳注入地下 1000 米的玄武岩中，永久轉化為礦物。

Climeworks 的碳捕集設備。｜來源：Climeworks 官網

他們的一套設備有兩個海運集裝箱那麼大，外觀看上去有一組圓形風扇。當風扇集體大規模轉動起來，空氣被採集到收集箱，其中的二氧化碳與裏面的化學品發生反應後留存下來，其他成分的氣體則返回大氣中。

目前，有 18 個直接從空氣中捕獲捕獲二氧化碳的項目正在加拿大、歐洲和美國運營。

03

碳中和燒來一把「新火」

在「碳中和」這個龐大的敍事框架中，相較於電動汽車、清潔能源、碳管理企服等一眾熱門綠色賽道，CCUS 的確算不上一門顯學。

尹舟最初注意到 CCUS，是在 8 年前。當時他正在讀大二，父親開始做與 CCUS 相關的工程，主要涉及上游的碳捕集。在尹舟看來，這件事「利國利民，非常有意義」，於是將自己接下來一路碩博的求學方向確定在 CCUS。

但在細分方向上，他研究的重點與父親從事的碳捕集有所不同，而是專注下游環節的碳利用與封存，再與石油專業結合起來，即如何利用二氧化碳來提高石油採收率（EOR）。

「七八年前，大家對 CCUS 並沒有那麼高的關注度，那時都是默默研究這件事，因為它確實不賺錢。」尹舟明顯感受到，CCUS 在近兩年「太火了」，迎來了行業春天。在他的觀察中，許多石油領域的微信公眾號開始頻繁推送 CCUS 相關的文章，業內也出現了很多深耕 CCUS 多年的專家和機構公開發聲，「這個現象還蠻有趣的」。

在當前這輪綠色環保浪潮之前，CCUS 一直是冷門方向，技術成本過於昂貴，也沒有明確的現實需求和應用場景。所以在很長時間裏，CCUS 技術都處在不温不火、停滯不前的狀態。

日本三菱造船公司的液化二氧化碳運輸示範試驗船概念圖。｜來源：三菱重工

在全球範圍，第一個碳捕集項目誕生在 1996 年的挪威，是在海上天然氣設施上監測和儲存二氧化碳，但反響平平，沒有可觀的經濟價值出手刺激，單憑技術之力難以形成規模化效應。

從這個概念的內涵演變上也能印證這一點。起初，這套技術名叫碳捕集與封存，也就是 CCS，直到後來人們才發現，捕獲的二氧化碳可以作為工業原料，用來驅油、製造化學產品、輔助食品加工。這些應用場景的出現讓二氧化碳搖身一變成為了一種資源，人們看到了技術潛在的實用價值和經濟價值，原來的 CCS 也擴展成了 CCUS——「Utilization」成為技術落地轉化的支點。

但這也並未從根本上扭轉 CCUS 的冷門處境。「因為它真的不賺錢，很少有人願意去做。」尹舟告訴極客公園，在很多年前，CCUS 能真正賺錢的場景就是用來驅油，這是為數不多的可以看見經濟收益的地方。

CCUS 此番收穫熱度，聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）發佈的《全球升温 1.5℃特別報告》是一個重要契機。該報告指出要將全球升温幅度控制在 1.5°C，否則人類會面臨嚴峻的氣候危機，例如極端高温會更頻繁地侵襲農業生產和人體健康。

這個目標意味着全球還要去除百億噸量級的二氧化碳。各國的氣候政策都盯緊了二氧化碳排放，紛紛制定路線圖，但可以預測的是，單靠碳減排的話難以實現人類的氣候目標，一旦減碳能力見頂，只有藉助碳吸收來降低二氧化碳總量——負碳技術的受關注度逐漸上升。

CCUS 也引起了科技巨頭的興趣。馬斯克砸重金舉辦除碳大賽，比爾·蓋茨旗下的氣候基金投資碳捕捉初創公司，數字支付平台公司 Stripe 與 Shopify、谷歌以及風投公司 Lowercarbon Capital 等合作，設立碳捕捉基金項目，金額總計超過 12 億美元。

氣候目標疊加資本激勵，讓 CCUS 從過去的邊緣學科躋身時下的創投風口。

行業火起來之後受到更多關注，聚集更多人和資源，「這是一件好事」。但尹舟也流露出了一絲擔憂：現在的情形和情緒更像是，如果你晚一步進場，就比別人落後了，很多人其實在盲目地做這件事，「這是一件壞事」。

03

技術美好，

但生意蹩腳

CCUS 的技術故事很性感，但商業現實卻是骨感。

「不賺錢」一直是導致 CCUS 難以出頭的最大「原罪」，在高成本和低收益之間，現實需求緊縮，CCUS 難以找到落地可行的商業化路徑，一時難以大規模商用。

CCUS 的「昂貴」貫穿於產業的全流程。根據《中國二氧化碳捕集利用與封存（CCUS）年度報告（2021）》公佈的數據，預計至 2030 年，二氧化碳的捕集成本為 90-390 元/噸，管道運輸成本為 0.7 元/( 噸·km)，封存成本為 40-50 元/噸。

與此同時，有機構預測 2030 年中國碳市場價格大概在 139 元/噸。

這意味着，一套 CCUS 流程下來的減碳成本高於碳的市場價，需求方去市場上「買碳」反而更便宜。

這還不算項目前期的設備改造、佔地成本等固定資金投入，以及技術運行環節中的能耗。一個來自中國 CCUS（2021）年度報告的數據是，一家鋼鐵廠安裝年產能為 10 萬噸的二氧化碳捕集和封存設施，成本約為 2700 萬美元。

北京航空航天大學經濟管理學院研究員朱磊在接受《能源高質量發展》雜誌採訪時介紹，按照現有技術，每封存 1 噸二氧化碳，需要耗費大約 300-500 度電。

如果按照 2021 年工業用電一般時段的平均費用標準 0.725 元/千瓦·時來計算，每封存 1 噸二氧化碳的價格成本，還要再加上 300 元左右。

在 CCUS 各環節中，碳捕集的成本佔比最高。根據中金髮布的研究報告測算，當前國內化工行業 CCS 技術的平均成本約為 403 元/噸，其中碳捕集、運輸、封存成本佔比分別為 56％、19％、24％。

國外 CCUS 發展同樣面臨着成本困境。根據經緯創投最近發佈的碳中和科創匯研究報告，在比較容易捕捉的工業場景中，比如天然氣加工、煤化工等，捕捉成本可以控制在 20-40 美元/噸的範圍內，而針對鋼鐵、水泥等低濃度二氧化碳排放源，捕捉成本通常會超過 60 美元/噸，特殊情況下甚至會超過 100 美元。

加拿大的 ACTL 碳運輸管道系統全長 240 公里，耗資 12 億美元。｜來源：Canada Action

如果是從空氣中捕捉二氧化碳，造價更為昂貴。以 Climeworks 為例，它的碳捕集工廠 Orca 耗資 1500 萬美元，現階段每年可以捕獲 4000 噸二氧化碳，只相當於 250 名美國公民一年的碳排放量，但代價卻是 600-800 美元/噸的捕獲成本。

事實上，Climeworks 融資之後的商業化進程也並不順暢。據媒體報道，工廠僅兩個星期後就宣佈停工，官方解釋是「機器無法承受當地的嚴寒」。

導致 CCUS 難以跑通商業模式的原因還在於，整個產業鏈涵蓋多個上下游環節，產業鏈條長，涉及不同行業的企業間協調合作與利益分配，商業可行性取決於整個系統能否實現大規模產業化運行。

短期看來，CCUS 的確不是一門收入可觀的生意，但也有觀點認為，現階段的 CCUS 就像 10 多年前的光伏行業——成本高，但對行業長期有利，需要再多一點政策和資金支持，以及耐心。

未來，CCUS 成本的下降，或主要依賴技術突破性創新和規模效應。

無論如何，多一條路徑通往碳中和，總歸是好事。一個真問題在於，如何理性看待和發展 CCUS。

CCUS 更多是一種輔助性的兜底技術，尤其在清潔能源尚無法取代傳統化石能源的主導地位時，可以為碳減排爭取更多時間。但如果在減排源頭上掉以輕心，哪怕碳吸收的「最後一公里」跑得速度再快、姿勢再漂亮，也難以在規定時間衝破終點線。

（本文中，尹舟為化名）

*頭圖來源：國際能源署

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