根據(jù)美國南方電力公司報道[1]，在美國能源部的支持下，美國國家碳捕集中心（National Carbon Capture Center）將開展二氧化碳利用技術(shù)和直接空氣捕集二氧化碳技術(shù)測試（Direct Air Capture，DAC），同時擴大天然氣發(fā)電有關(guān)碳捕集技術(shù)的測試和評估。美國國家碳捕集中心，是全世界首個開放式的碳捕集技術(shù)測試平臺，由美國能源部為主要出資方，依托美國南方電力公司，已經(jīng)累計測試了來自7個國家的超過60種技術(shù)，累計測試11萬小時。

    美國能源部清潔煤和碳管理中心主任John Northington指出，在過去十多年，NCCC與美國能源部緊密合作，在以煤炭為基礎(chǔ)裝置（鍋爐和氣化爐）產(chǎn)生的煙氣上開展碳捕集測試，我們很高興看到NCCC的團隊開始對燃氣系統(tǒng)的煙氣開展測試，以及把業(yè)務(wù)擴展到二氧化碳利用和空氣直接碳捕集技術(shù)，協(xié)助這些技術(shù)工程化，由實驗室走向試驗和示范工程。”  

    二氧化碳捕集成本與氣體的二氧化碳濃度、壓力和其他氣體組分密切相關(guān)。通常煤炭或天然氣制氫氣產(chǎn)生的二氧化碳濃度可以達到90%以上，燃煤電廠煙氣的濃度為約12%，燃氣電廠煙氣濃度約4%，而大氣中的二氧化碳濃度為0.04%。因此，在空氣中捕集二氧化碳的成本和能耗非常高，一般預(yù)期工業(yè)化應(yīng)用后每噸二氧化碳的捕集成本在100美元以上。

    100美元每噸的捕集成本并不代表100美元每噸的減排成本。由于二氧化碳捕集過程中也會產(chǎn)生碳排放[2]，同時如果納入歸因或歸果生命周期的間接碳排放，最終能夠減排多少二氧化碳，甚至能否實現(xiàn)減排仍然存在疑問。科學(xué)家普遍預(yù)計，當(dāng)空氣直接碳捕集的能耗下降，以及使用廢棄或超發(fā)的可再生能源提供捕集、運輸、利用或封存的能量，或許能夠?qū)崿F(xiàn)凈減排。

    目前，美國、加拿大和瑞士都有負排放技術(shù)的小型中試項目。例如，哈佛大學(xué)一位教授在溫哥華成立了Carbon Engineering公司[3]，得到比爾蓋茨的支持，在2015年建設(shè)了一噸每天的小型測試裝置。該裝置使用化學(xué)吸收法低溫進行碳捕集，富集二氧化碳的溶液與生物質(zhì)結(jié)合，進入燃燒器產(chǎn)生電力和二氧化碳，如下圖1所示。目前全球在空氣碳捕集技術(shù)領(lǐng)域有許多不同路線[4]，美國亞利桑那州的負碳排放技術(shù)中心，開發(fā)了創(chuàng)新的膜分類技術(shù)，通過濕度差進行碳捕集；而美國國家能源技術(shù)實驗室，研究納米材料通過電化學(xué)反應(yīng)進行碳捕集。

圖1 Carbon Engineering公司空氣碳捕集工藝流程

    目前化石能源技術(shù)結(jié)合CCUS能夠?qū)崿F(xiàn)90%的碳減排，達到“近零排放”。要實現(xiàn)“凈零排放”，需要結(jié)合負碳排放技術(shù)路徑，如生物質(zhì)轉(zhuǎn)換能源裝置結(jié)合CCUS技術(shù)，或從空氣中捕集，嘗試進一步減排二氧化碳。

    剛剛投入運行的華潤電力海豐項目的碳捕集測試平臺也在征集創(chuàng)新碳捕集和利用技術(shù)開展測試，歡迎大家把實驗室里面的技術(shù)在海豐項目進行工業(yè)化放大。

[1] Southern Company, 2020. National Carbon Capture Center expandstesting of carbon capture for negative carbon technologies. https://www.southerncompany.com/newsroom/2020/may-2020/nccc-expands-testing-carbon-capture.html

[2] Evans, S. 2019. Direct CO2 capture machines could use ‘a(chǎn) quarter ofglobal energy’ in 2100. https://www.carbonbrief.org/direct-co2-capture-machines-could-use-quarter-global-energy-in-2100

[3] Rathi, A. 2019. A tiny tweak in California law is creating astrange thing: carbon-negative oil. https://qz.com/1638096/the-story-behind-the-worlds-first-large-direct-air-capture-plant/

[4] Chalmin, A. 2019.  Direct AirCapture: Recent developments and future plans. www.geoengineeringmonitor.org/2019/07/direct-air-capture-recent-developments-and-future-plans/