多年来我们一直听到严厉警告。随着温室气体——尤其是二氧化碳（CO2）和甲烷——在大气中积累，热量会被困住并反射回地球。地球越热，温室气体就越容易产生、被困住并反射回热量。这是一种级联反馈效应。

　　根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的一份报告，工业革命前（1870年）大气中的二氧化碳相对稳定，维持在280 ppm，这一水平持续了近6000年。

　　[PPM，即百万分之一，是一种用来描述物质密度的比值的测量方法。每百万个分子中，有280个分子是二氧化碳。]

　　然而，大气中二氧化碳的历史上有两个重要的转折点。第一次是在工业革命期间，工业的兴起得益于大规模燃烧化石燃料（二氧化碳的主要产生源）。在此期间，二氧化碳排放量估计为每年6600万吨。第二个转折点——可能由二战工业化引发——出现在20世纪40年代，当时二氧化碳排放量增加到每年50亿吨。

　　从那时起，排放量不断加速。到2020年，二氧化碳排放量已攀升至每年350亿吨。

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　　那么，随着地球温室气体池迅速增长，以及它对气候、政策和商业等各方面造成的毁灭性影响，正在采取什么措施应对？这个问题的众多答案之一在于一种快速发展的捕捉碳技术。

　　碳捕集技术（CCT）是一套广泛的技术和工艺，旨在在二氧化碳进入大气之前捕捉其排放。简单地捕捉二氧化碳是一个不错的步骤。但接下来会发生什么？

　　捕获的碳经过压缩，可用于多种用途——从生物塑料到转化为工业燃料——或长期储存。因此，它也被称为CCUS（碳捕集、利用与封存）和CCS（碳捕集与封存）。

　　通过捕捉和储存碳以防止碳进入大气的概念可以追溯到1977年。这项技术实际上更早，但其目的是工业领域。一种被称为增强石油回收（Enhanced Oil Recovery，简称EOR）的工艺，利用向油田注入二氧化碳，以便更容易提取石油。

　　碳捕集技术是应对气候变化的重要工具，因为大气中的二氧化碳自然消散需要极其漫长的时间。与国际能源署称甲烷等温室气体可在12年内分解（但效力更强）不同，二氧化碳可在大气中停留300至1000年。

　　即使以更保守的估计来看，这也意味着自工业革命开始以来进入大气中的几乎所有二氧化碳都依然存在。通过在排放点捕捉碳，碳捕集技术有助于遏制大气中碳的积累速度。

　　目前有三种主要技术可用于捕捉二氧化碳：

• 燃烧后碳捕获
• 燃烧前碳捕获
• 氧燃料燃烧系统

　　顾名思义，燃烧后碳捕捉是在制造过程中从废气中提取二氧化碳。这是现有电厂和工厂中主要采用的方法。物理或化学吸收将二氧化碳从排放中移除，然后将其储存起来。这一过程的一个好处是，它是改造现有基础设施成本最低的。

　　同样，燃烧前的碳捕获通过在制造过程中将二氧化碳从燃料中分离来实现。在此过程中，化学溶剂吸收从气化天然气或煤炭中提取的二氧化碳。虽然最终认为该技术将比燃烧后碳捕获更高效，但改造现有设施成本较高。

　　氧燃料燃烧系统则采用完全不同的方式。燃料在富含氧气的环境中燃烧。在这种方法中，氧气会被燃烧掉，温度升高，产生的废气主要是已经分离出来的二氧化碳，从而无需抽取。

　　这三种技术的关键指标是效率，而这三种技术都带来了多样的好处。

　　例如，氧燃料燃烧可能产生无需分离的废气，但对现有工厂和工厂进行改造在经济和实际作上都是不可能的。在现有工厂中加装燃烧后捕获系统更容易，但其去除效果不及氧燃料技术。一般

　　来说，预燃比后燃烧更高效，但配套技术（如氢气轮机）的安装和开发成本较高。

　　在利用三种主要捕获二氧化碳的方法之一后，接下来会发生什么？气体被准备用于运输——这一过程涉及将二氧化碳压缩和冷却为液态，以便通过管道和/或传统运输方式更方便地运输。

　　接下来就是实际的储藏。二氧化碳流体抵达储存场地后，会被注入深藏地下的地质构造中——这些空间通常是曾经的油气储层、煤层或盐碱地层。在那里，在地表深处，二氧化碳可以长期储存，而不会有释放到大气中的风险。

　　全球碳与加勒比与收集与碳酸协会研究所2021年的一份报告称，现有和计划中的制造工厂每年可捕获4000万吨二氧化碳。虽然这仅占二氧化碳排放量的极小一部分（~0.1%），但全球仅有31个设施，其中10个位于美国。

　　关于新建规模的报道不一，但多个来源指出，到2030年将有100至200个新设施投入运行，具备处理1.5亿至2.2亿吨二氧化碳的能力。

　　国际能源署（IAEA）对碳捕获持乐观态度的一个组织。他们的可持续发展方案描述了通过新技术推动创新的重大能源转型，认为碳捕获有可能产生低碳电力。他们估计到2040年，全球5%的电力将通过配备碳捕捉的电厂发电。然而，要在2030年前实现净零排放，仅仅完成当前正在开发的项目是不够的。需要大量额外的碳捕集和储存能力（每年约13亿吨二氧化碳）。

　　然而，即使是最雄心勃勃的碳捕捉观点也承认，若不投资其他碳减排领域，实现有意义的改变将是困难的。

　　大规模二氧化碳捕捉项目的容量，当前和计划中与净零情景的比较，2020-2030

　　年[来源]

　　有一点很明确，碳捕集技术本身无法解决大气中二氧化碳的问题。尽管如此，这是一种有前景且必要的方法，是管理人类活动对环境影响的多管齐下解决方案中可行的一部分。

　　但在碳捕集技术领域取得实质性成就之前，必须克服某些障碍，为该领域的广泛增长奠定基础。

• 费用：无论是改造现有设施还是新建设施，CCT的实施成本都很高——尤其是在捕获和压缩阶段所需的能源和设备方面。更重要的是，和大多数早期技术一样，财务回报不如经过验证的运营更不确定，因此为吸引投资者需要更高的风险溢价。推动可扩展技术的推进将有助于降低碳捕捉相关的前期成本。
• 可及性：虽然解决工业二氧化碳排放是一个不错的起点，但交通运输——即全球范围内的人员和货物运输——占每年二氧化碳排放量的22%。需要出现一种实用的产品，能够捕捉大量小型排放源的排放——这种产品能让全球企业到普通人都能广泛获取。加州大学伯克利分校及其他机构的化学家正在探索其中一种解决方案，他们相信可以设计出一种能够从汽车废气中捕获二氧化碳的产品。
• 安全性：二氧化碳，尤其是从多种来源获取时，其纯度可能存在差异。这些偏差，加上物质的低温，有时会损坏管道和运输容器，最终导致泄漏和爆炸，因为压缩流体迅速加热并膨胀回气态。这种危险也延伸到了储存场所。

　　尽管碳捕集技术存在阻碍，但最终推动其广泛应用的是气候变化日益严峻的趋势，以及公众对CCT作为其重要解决方案之一的支持。然而，公众支持不会一蹴而就。

　　CCT的教育和倡导需要成为一项稳定的集体努力。企业必须引领，尽其所能逐步开发和应用更高效、更可行的CCT，并与其他可持续技术结合向利益相关者展示其优势。政府也必须介入，给予那些推动创建和利用此类系统的人更大的激励。最后，个人需求将通过话语和资金的力量推动其普及。