空气里捉碳，科幻照进了现实

“直接去空气里捉碳”，这听起来似乎很科幻，但正在真实地发生着。

2021年9月投运的Orca，到目前为止，每年可捕获二氧化碳约4000吨，大致相当于600个欧洲居民的二氧化碳年排放量。

Orca是目前在冰岛运营着的世界最大的空气捕集二氧化碳设施，可以吸入大量的冰岛空气，然后利用专利化学物质去除其中的二氧化碳并产生一种化合物，然后再将其埋入地下1000米的玄武岩层中，永久转化为矿物。

Orca一套设备有两个海运集装箱那么大，配备有一组圆形风扇。当风扇集体大规模转动起来，空气被采集到收集箱，其中的二氧化碳与里面的化学品发生反应后留存下来，其他成分的气体则返回大气中。

凭借Orca“直接去空气里捉碳”的惊人表现，今年4月，瑞士碳捕集初创公司Climework s完成了6.5亿美元的新一轮融资。这是碳捕集赛道历史上募集到的最大金额，也让成立仅5年的Climeworks一跃成为行业明星。

作为气候议题中的主角，二氧化碳原本在自然界中有一套自己的天然循环系统：源自工业废气和动植物呼吸产生的二氧化碳，一“出生”就会释放到空气中，之后这些二氧化碳会迎来不同的命运走向，一部分被森林和海洋吸收，剩下的则留在空气中。

如果把地球大气层看作是一个大型碳账户，那么工业和自然界排放的二氧化碳就是不断入账的碳源，而吸收二氧化碳的过程则是支出的碳汇。

所谓的“碳中和”，本质上就是要求做到收支正负平衡，碳源（碳排放）=碳汇（碳吸收）。

按照这个逻辑，通向碳中和的路径不止一条。如果人类一时难以减少碳排放源，那么不妨试试换一个思路，即在等式的右端——碳吸收上做文章。

但森林、海洋等天然碳汇的吸收能力和效果有限，想在短时间内抵消掉快速增长的二氧化碳排放量，需要借助技术和工程手段进行干预，把多余的碳“捉”住并固定封存下来，从而减少大气中的二氧化碳，直至中和净零状态——这就是CCUS能够做到的事情。

拆解CCUS的概念可以看出，这是一项技术综合体，全称是Carbon Capture，Utilization and Storage，即碳捕集、利用与封存，整个产业链条涵盖了二氧化碳的排放-捕集-运输-利用-封存，形成一套流程连续且完整的人工碳循环。

在整套流程中，碳捕集是首要环节。

在各类工业环境下，目前最先进和被广泛采用的碳捕集技术是化学吸附和物理分离，也就是利用二氧化碳和化学溶剂之间的反应，或者是吸附剂、新型膜来抽离出二氧化碳。

这个环节通常发生在工业燃烧之后，在排放端加接一段装置设备引导废气，再利用脱碳设施分离出二氧化碳。整个过程不需要推翻工厂的原有设备，只是进行加装改造即可。通常来说，废气里的二氧化碳浓度越高，捕集的成本越低。

目前，直接从空气中捕获二氧化碳的项目，全球共有18个正在运营，全部集中在美国、加拿大和欧洲。

事实上，CCUS技术并不新鲜，甚至在三四十年前，就已经出现。当时，因为种种原因一直没有得以大规模应用。截至2021年，全球只有大约30个大型项目在运行，每年锁定约4000万吨二氧化碳，仅占全球排放量的0.1%。

直到近两年，碳中和成为人类未来确定性最强的风口信号，才让CCUS技术站在了聚光灯下。

“发展CCUS技术是有效控制温室气体排放、实现降碳目标的一项重要举措”，中国华能集团有限公司能源院副院长王文生认为。

为减碳而生，为啥一直被冷落

在“碳中和”这个庞大的叙事框架中，相较于电动汽车、清洁能源、碳管理企服等一众热门绿色赛道，CCUS的确算不上一门显学。

此前，CCUS一直是冷门方向，技术成本过于昂贵，也没有明确的现实需求和应用场景。所以在很长时间里，CCUS技术都处在不温不火、停滞不前的状态。

在全球范围，最早报道的大型CCUS项目是1972年美国建成的Terrell项目，二氧化碳捕集能力达40万-50万吨/年。随后，1982年，美国俄克拉荷马州又建成了Enid项目，通过化肥厂产生的二氧化碳进行油田驱油，二氧化碳捕集能力达70万吨/年。

挪威也是较早开展二氧化碳捕集项目研究的国家之一。1996年，世界上第一个规模化的二氧化碳封存水层项目——挪威Sleipner项目诞生，但运行下来反响平平。

进入本世纪以来，二氧化碳捕集项目受到越来越多国家的重视。美国、加拿大、澳大利亚、日本及阿联酋等国家加速推进二氧化碳捕集项目的工业化。

2000年，美国与加拿大合作，在Weyburn油田注入Great Plain Sysfuels Plant和SaskPower电厂的二氧化碳，以提高濒临枯竭油田采油率，累计封存二氧化碳达2600多万吨。

2014年，加 拿 大SaskPower公 司 的Boundary Dam Power项目成为全球第一个成功应用于发电厂的二氧化碳捕集项目。该项目将150MW燃煤发电机产生的二氧化碳捕集后，一部分封存地下，一部分用于美国Weyburn油田驱油，二氧化碳捕集能力达100万吨/年。2019年，该项目捕集二氧化碳达61.6万吨。

2015年，加拿大Quest项目将合成原油制氢过程中产生的二氧化碳成功注入咸水层封存，每年二氧化碳捕集能力达100万吨。该项目是油砂行业第一个CCS项目，每年减少碳排放可达100万吨。目前，Quest项目是全球最大捕集二氧化碳并成功注入到地下的项目。

但这也并未从根本上扭转CCUS的冷门处境。“因为它真的不赚钱，很少有人愿意去做。”

近年来CCUS持续升温，有可能会扭转不温不火的局面。今年4月，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了一份《全球升温1.5℃特别报告》，报告里提到要将全球升温幅度控制在1.5℃，否则人类会面临严峻的气候危机，例如极端高温会更频繁地侵袭农业生产和人体健康。

同时，该专委会明确表示，实现这个目标意味着全球要去除百亿吨量级的二氧化碳。

有需求，就有市场。专门为减碳而生的CCUS一下子火了起来。

有研究机构预估，2022年全球碳捕集、利用和封存市场规模将达到29.815亿美元。到2027年，市场规模将以19.93%的复合年增长率增长，达到74.1462亿美元。

CCUS同时也引起了科技巨头的兴趣。马斯克砸重金举办除碳大赛，比尔·盖茨旗下的气候基金投资碳捕集初创公司，数字支付平台公司Stripe牵头与Shopify、麦肯锡、Meta、谷歌等企业共同发起了总额9.25亿美元的碳捕集Frontier基金项目等合作，设立碳捕集基金项目，金额总计超过12亿美元。

气候目标叠加资本激励，让CCUS从过去的边缘学科一跃成为时下的创投风口。

中国的身影，从幕后走向中央

碳中和这把火，在全球燃起来，在中国更是爆起来。

为打好大气污染防治攻坚战，早在2020年中国一年就减少二氧化碳排放量约17.9亿吨。

2020年9月22日，习近平主席在第七十 五届联合国大会上郑重宣布：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

而现实情况是，与发达国家实现碳中和有37-60年的过渡期相比，我国距离碳达峰不足10年，到达碳中和的过渡期只有30年时间，仅靠能源结构调整、电气化等如期实现“碳中和”并不容易。

与此同时，据中国工程院预测，2060年中国一次能源消费量将达55.7亿吨标煤，其中化石能源消费占比约26.8%，将产生27.1亿吨的二氧化碳排放量。通过森林、草原、湿地等抵消16亿-19亿吨后，仍有10亿吨左右的缺口。这个缺口如何才能填补？

目前来看，以CCUS为代表的人工减碳固碳技术，成为最有可能的候选。

正如清华大学环境学院教授王灿所说：“乐观情景下，可再生能源未来全面替代化石能源，能源系统的碳排放量将非常小，可以用农林碳汇抵消。那么，我们对CCUS的依赖将非常小。但还有另一种情景，考虑能源安全、产业结构、搁浅资产风险、电网稳定性要求等，未来还需要依赖一定的化石能源，此时，要实现碳中和就必须部署相应规模的CCUS项目。”

既然缺口如此大，中国的“碳捕手”们能担此重任吗？答案是：能。业内人士认为，中国二氧化碳地质封存的潜力巨大，且具备大规模捕集利用与封存的工程能力。

由生态环境部环境规划院牵头编写的《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》显示，中国通过“用碳驱油”与“用碳换气”技术，可分别封存二氧化碳约51亿吨、90亿吨，利用枯竭气藏可封存约153亿吨。

正是看到了“碳捕手”的可观前景，CCUS行业也愈发受到重视。

2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布。其中明确提出要开展CCUS重大项目示范，这是CCUS技术首次被纳入国家五年规划重要文件。

10月，在中共中央、国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中，CCUS被列入实现“双碳”目标的重要技术手段，并明确提出“推进规模化碳捕集利用与封存技术研发、示范和产业化应用”。

11月，国家发展改革委等部门下发的《“十四五”全国清洁生产推行方案》，明确提出“实施绿氢炼化、二氧化碳耦合制甲醇等降碳工程”。

从政策推出的过程可以发现，国家层面正在努力推动CCUS相关政策的不断细化落地。

进 入2022年1月，国 家 能 源 局 发 布《“十四五”现代能源体系规划》，也明确提出要瞄准包括CCUS在内的多项前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技示范项目；生态环境部等部门开展的气候投融资工作，将CCUS纳入了重要的气候投融资方向；中国人民银行推出的碳减排支持工具为CCUS提供了金融支持……

CCUS的身影，也频频出现在了地方政府的文件中。

《内蒙古自治区“十四五”能源发展规划》《广东省能源发展“十四五”规划》《重庆市战略性新兴产业发展“十四五”规划》《2022年陕西省生态环境工作要点》《天津市加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系实施方案》等多个地方文件接连落地，均对支持CCUS在当地的发展作出了部署规划。一系列相关政策的出台，发挥了导向作用，极大地提振了行业信心。