今年，天气格外热。

　　先是河南、山东遭遇了历史性高温，7月华东又开始高温，上海徐家汇录得40.9°C的高温，刷新了1873年以来的最高纪录，热浪席卷了大半个中国，全国有76个国家气象站的最高气温突破历史极值。

　　不仅仅是中国，全球很多地方都承受了一波史无前例的热浪。6月的西班牙、英国最高气温突破40℃，法国也有70多个省发布高温警报，葡萄牙的最高气温甚至冲到47℃，逼近全欧洲的历史极值。美国也有超过三分之一的人口生活在高温下，非洲突尼斯的高温达到了48°C，伊朗则高达52°C。

　　根据NASA的数据，2022年6月比1880-1920年同期高出1.18℃，全球变暖是高温热浪事件频发的气候大背景，而全球变暖，离不开人类的过量温室气体排放。

　　把空气中的碳捕捉下来，一直是碳中和设想中的重要手段。在冰岛，工程师们架起了巨大的风扇，它们正从空气中捕集二氧化碳，再注入几百米深的玄武岩基岩中。

　　全球变暖为什么与碳有关?

　　天气系统是一个非常复杂的系统。2021年的诺贝尔物理学奖，第一次颁给了气象学家，日裔美国人真锅淑郎及其同事建立的“辐射—对流模式”，清晰地回答了一个问题——如何从物理上诠释二氧化碳(CO2)对全球气候变暖的作用，并准确预测其影响。

　　诺贝尔奖委员会在颁奖词中写道：

　　“我们不能再说我们不知道，因为气候模式是明确的。”

　　“地球在升温吗?是的。”

　　“是因为大气中温室气体含量的增加吗?是的。”

　　“可以仅仅用自然因素来解释吗?不能。”

　　“人类活动的排放物是温度升高的原因吗?是的。”

　　而全球变暖会导致冰川融化、海平面上升、小岛国被淹没、极端天气事件增加、旱涝格局变化……

　　也有一些观点认为，这是发达国家为了限制其他国家发展的计谋，因为碳排放权就是发展权，而发达国家已经消耗了大量化石能源完成了工业化，想通过环保议题来限制发展中国家消耗化石能源工业化。

　　不过无论政治观点如何，从大气观测结果来看，自2012年以后，全球平均气温急剧升高。据IPCC数据显示，2016-2020 年这五年，是自1850年有仪器观测记录以来最热的5年。2019年的二氧化碳浓度高于200万年来的任何时候，甲烷和一氧化二氮的浓度也达到了80万年来的最高水平。

　　科学界是如何确定全球变暖与温室气体有关?

　　模拟和预估气候变化，需要一个可靠的数值模式。在2021年诺贝尔物理学奖得主真锅淑郎，建立现代意义上的气候模型之前，关于全球变暖的认知已经历了100多年的历程.

　　如果从化学角度理解为什么是温室气体?主要是因为CO2、N2O、O3等温室气体，它们都是三原子分子结构，能够吸收红外辐射，而双原子分子例如N2、O2等，不吸收红外辐射。

　　第一个真正现代意义上的气候模式，是由真锅淑郎与其同事建立的辐射—对流模式，它全面解决了辐射传输的各个问题，并与对流调整相结合，建立了一个可靠地计算CO2增加导致全球变暖的数值模式，它是今天我们理解全球变暖的基础。

　　基于该模型，计算结果发现CO2浓度每增加一倍，全球平均温度将会升高约2.3℃。

　　2015年《巴黎协定》明确提出到本世纪末，应把全球平均升温控制在比工业化前水平高出2℃之内，并努力限制在1.5℃。因为与升温2℃相比，1.5℃能够降低许多不可逆转的气候变化风险。

　　也许有朋友会问，地球上植物的光合作用，不就是吸入二氧化碳释放氧气，那多种树不就可以了?的确森林碳汇是一部分助力，但植物虽然能固碳，却时效性慢，就需要非常庞大的森林面积，难以在短时间内遏制强劲的二氧化碳增加趋势。

　　通过工程干预进行碳捕捉，这一思路便应运而生。但是直到今天，捕捉的CO2还不到全球排放量的0.5%，暂时是一个停滞不前的故事。

　　什么是碳捕捉?

　　碳捕捉，通常被叫作“CCSU”，是在二氧化碳捕集与封存(CCS)的基础上增加了“利用(Utilization)”。通俗理解，就是将二氧化碳从空气或工厂烟囱的废气中分离出来，利用或储存在地下数公里处，从而减少大气中的碳排放。

　　那么，怎么捕捉二氧化碳呢?目前，方法主要是三个大方向：燃烧后捕捉、燃烧前捕捉和富养燃烧捕捉。

　　其中，燃烧后捕捉最为常见。就是在燃烧化石能源的燃烧室之后再接一段吸收分离装置，用一些化学方法，像吸尘器一样把二氧化碳吸附住。

　　燃烧前捕捉，听起来就有点反常识，毕竟还没开始燃烧，又怎么能捕捉到二氧化碳呢?事实是，在高温水蒸气的作用下，化石燃料会气化，生成二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氢气、氮气，其中首先分离出的二氧化碳就可以通过液体溶液捕捉的方式收集起来。

　　从名字上看，最特殊的则是富氧燃烧。但原理上其实和燃烧前捕捉有点类似，也是对燃料做预处理，区别在于富氧燃烧是对空气进行预处理，提升含氧量，从而提升燃烧后的气体混合物中二氧化碳的浓度，同时减少氮氧化物的排放。

　　主流的捕捉方法之外，从空气中直接吸收或吸附二氧化碳的直接空气捕捉技术也正在被关注。

　　虽然在“技术就绪级别”中，直接空气捕捉技术被归类为6(等级为1到9)，这意味着它仍处于技术早期迭代过程中，还未准备好进行全面商业部署。但在今年4月，瑞士碳捕获初创公司Climeworks完成了6.5亿美元的新一轮融资——这是碳捕获公司有史以来募集到的最大金额 。

　　Climeworks目前在冰岛运营世界上最大的直接空气捕集厂Orca，将捕获的二氧化碳注入地下深处并永久储存，或转化为燃料和材料。

　　目前中国的CCUS项目以燃烧前捕捉技术和燃烧后捕捉技术为主，富氧燃烧技术仍处于验证阶段。

　　2027年预计市场规模近百亿美金

　　碳捕捉并不是新鲜概念，但是一直以来规模都较小。截至2021年年中，全球只有大约30 个大型项目在运行，每年锁定400万吨二氧化碳，仅占全球排放量的0.1%。

　　碳捕捉停滞的十年

　　捕获CO2并非新鲜事。

　　早在20世纪70年代，天然气加工业就一直在捕获和利用CO2.在加工或出售液化天然气(LNG)之前，必须从中去除任何CO2.而大部分捕获的CO2.会出售给石油生产商，用于提高石油采收率，即把CO2注入成熟的低产油井以提高产量。

　　第一个商业CO2捕获设施建立在1938年，第一个大规模的CO2注入油井是在1971年，第一个用于气候变化的碳捕捉项目是在1996年。

　　但CCUS过去的十年，却可以说是“失去的十年”。从结果来看，国际能源署在2009年的CCUS路线图中，设定了到2020年要开发100个大型碳捕捉项目的目标，实现每年储存约3亿吨CO2.但到了2020年，实际产能仅占目标的13%。

　　虽然最近1-2年，碳捕捉的势头有所增长，但相比于其他新能源类别，例如风电、光伏，CCUS并没有在技术、成本、应用范围和部署规模方面取得有意义的进展。而其他清洁能源在政策和资本的支持下，已经降低了成本并获得了规模效应。

　　很多预测都认为，虽然在净零排放的版图中，光伏、风电等清洁能源占据核心，但CCUS并不能被忽视。按照巴克莱银行对于全球碳中和路线2050年的测算：绿色能源贡献58%;节能减排贡献25%;CCUS贡献17%。而国际能源署IEA则预测，到2050年有9%来源于CCUS。

　　CCUS可以说是碳中和的最后一道防线，也是石化企业(石油、石化、煤炭)和高度依赖化石能源的高碳排企业(火电、钢铁、建筑)企业唯一实现碳中和的方式。

　　对于中国来说，碳捕捉甚至更为重要。由于中国目前的电力结构还高度依赖火电，截止6月中旬，火电发电量高达23751亿千瓦时，而风电、光伏、水电和核电分别是3566、1800、5954、1813亿千瓦时，要替代火电还需时日。

　　同时，光伏、风电等新能源，普遍受环境因素影响很大，导致发电时间十分受限，比如阴雨天光伏怎么办，没风了风电怎么办……光伏需要在日照充足的平原或沙漠，风电必须在强风的地域，储电和传输也都是新问题。而新能源电力不稳定的问题，也给电网产生了很大压力，需要其他能源来调峰。

　　所以火电很难在短期内被完全取代，并且中国的火电站普遍比较年轻，离退役日期尚且遥远。在这样的情况下，CCUS很明显会成为碳中和的重要助力。

　　保守估计，全球有17%(国内30%)的碳排放，最终需要通过CCUS来解决，这对应着60亿吨的碳排放(国内18亿吨)。如果按照保守的160元/吨(25美元)的碳价计算，碳市场市场空间9600亿(国内5100亿)。

　　当然，CCUS赛道由于成本高昂和缺乏商业模式，很明显需要政策支持、技术进步、成本降低，和更多投资。

　　解决方案还是创可贴?

　　不过，碳捕捉技术在获得了极大关注的同时，仍有不少质疑存在，比如对于阻止气候变暖来说，这到底是个有实际效用的解决方案还是只是一个临时治疗的“创可贴”?

　　毕竟，对于许多人来说，零碳更多指的是深度和快速地脱碳，让人类摆脱对化石燃料的依赖，但碳捕捉在某种程度上起到了鼓励延长石油或煤炭使用的作用，对他们来说，这种废物处理技术似乎是一个倒退。

　　国际环境法中心在去年7月发布的一份报告中就提到，即使对于难以脱碳的行业，碳捕捉也不是答案。特别是因为碳捕捉可能涉及对应用行业本身昂贵的改造，也会使其难以为继。

　　除了对达到零碳愿景不同路径的争辩之外，国际环境法中心的这段观点又涉及到了碳捕捉另一个很现实的问题：成本。

　　中金在报告中测算过，当前国内化工行业CCS技术平均成本约为403元/吨，其中碳捕捉、封存、运输成本占比分别为56%、24%、19%。

　　另外，直接空气捕捉方法的成本则是更加昂贵。以直接空气捕捉技术公司Climeworks为例，目前的成本为每吨600-800美元，到2030年前该技术的成本虽然有望降至250-300美元，但与大多数重新造林不到50美元/吨的价格相比来说，实在昂贵。

　　之所以成本如此高昂，一部分原因也在于碳捕捉技术普及率较低、规模较小。高昂的运行成本就会导致其在初期投资方面遭到阻碍，且后期大规模发展碳捕捉项目也难以扩张，延缓了碳捕捉技术大规模商业化进程。

　　总体来说，碳捕捉技术仅仅是延迟了二氧化碳的释放，其风险性因素当下也难以辨明，因此它最佳定位应该是碳中和实现过程中的有效辅助手段。对于它的发展，我们还需要进一步观察。

　　发展展望

　　技术创新推动成本降低，助力CCUS规模化应用

　　目前，我国CCUS仍处于发展早期，部分先进技术尚处于研究阶段。未来，随着政策支持不断增多以及示范工程建设加速推进，我国CCUS相关技术将逐步成熟，带动CCUS各环节成本下降，从而进一步推动CCUS规模化应用。以碳捕集环节为例，新型膜分离、新型吸收、新型吸附等技术的成熟将推动能耗和成本降低30%以上，有望在2035年前后实现大规模推广应用[2]。

　　各行业减排需求巨大，预计2050年中国CCUS产值规模将超3.000亿元

　　在“碳中和”战略目标背景下，我国煤电、水泥、钢铁等行业减排需求巨大，带动CCUS进入快速增长期。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)年度报告(2021)》，预计2030年中国各行业CCUS减排需求达0.2-4.08亿吨，2060年将达10-18.2亿吨。此外，在一系列政策支持及技术进步推动下，我国CCUS市场规模逐步扩张，预计到2050年产值规模将达3.300亿元，2025-2050年GAGR约11.9%。

来源：36氪，钛媒体APP，经纬创投