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二氧化碳也能賺錢?

Anna Carthaus
2019年11月24日

二氧化碳是排名第一的氣候殺手。與此同時,它又是不可或缺的氣體。如今有新技術可以將二氧化碳轉化為燃料,擁有龐大的市場潛力。

Deutschland | Inbetriebnahme eFuel-Forschungsanlage am KIT
圖片來源: picture-alliance/dpa/M. Murat

(德國之聲中文網)羅蘭‧迪特邁爾(Roland Dittmeyer)和他的同事每天可以生產10升的燃料。雖然只有10升,但已經是一個小規模的革命性進展。因為這名卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的教授及其研究夥伴使用綠色能源和最簡單的材料-水和空氣,生產出了燃料。

空氣中原本就存在二氧化碳,但目前的二氧化碳濃度不斷升高。各國在2015年簽署的《巴黎協定》達成共識,將地球暖化控制在工業革命前水準的攝氏2度內,並減少大氣中的二氧化碳濃度。但在現實中,全球二氧化碳排量仍不斷增加,若20國集團無法達成氣候目標,德國在2020年前減少40%二氧化碳排量的計劃也將受挫。屆時二氧化碳將成為"問題兒童"。

使用綠色電力

在如此晦暗的時刻,一項能減少空氣中二氧化碳濃度還能生產出燃料的技術,聽起來如同一場美夢。這個項目正在卡爾斯魯爾被付諸實行。新創公司Climeworks、Ineratec、Sunfire以及卡爾斯魯厄理工學院首次在一個小型設施中協力整合了四個必要步驟,以利用二氧化碳、水和綠色電力生產燃料。

KIT的研究協調員迪特邁爾表示,迄今每日的生產量是10升,預計在2到3年內,這個研究設施所蒐集的成果就能被用於建設更大的設施,每日將可產出200至300升燃料。"達到這樣的數量後,就能更準確和廣泛地研究其特性,直至進行試飛。"接著該研究所還計劃建造一個原型設施,每日生產1500至2000升燃料,並裝在可運輸容器中。迪特邁爾表示,分散概念的優勢在於,反應堆可以依照綠色電力的可用量靈活運行。

減少空氣中二氧化碳濃度還能生產出燃料,這個項目正在卡爾斯魯爾付諸實行圖片來源: picture-alliance/dpa/M. Murat

應用領域:飛機及重型車輛

迪特邁爾說:"目標很明確:未來我們將通過可再生能源發電。如果能直接使用就是最好的情況。"他估計這項技術的效率為60%,"意思是我們投入的電力有60%會成為化學燃料"。但這與採用高效率電池或氫燃料技術的運輸領域無法有效配合,"例如飛機或重型發電機,這樣的能源密度根本不夠"。

在這樣的商業模式中,二氧化碳定價或是採用混合比例將起關鍵性作用,畢竟(至少目前的)生產成本高於化石動力燃料的市場價格。KIT教授迪特邁耶表示:"未來幾年內也不會有太多改變。所以必須為其開通進入市場的道路。"在有利條件下,即電價便宜時,卡爾魯厄的電子燃料價格為一升1至1.5歐元,比免稅的煤油價格高出近一倍。

通過這個正在進行新試驗的小型設施,卡爾斯魯厄理工學院促進了一個嶄新的生產過程:從空氣、燃燒燃料或工業生產過程中收集二氧化碳,以生產高品質產品或永久儲存於地底。這項技術的名稱是 CCUS(碳捕集、利用與儲存)。

價值數百億的市場

據國際能源署表示,CCUS是能減少煤炭、天然氣或鋼鐵、水泥或化學等關鍵行業(仍將是現代社會基礎的行業)排放的少數技術解決方案。若想達到氣候保護目標,必須在2040年通過CCUS減少7%的二氧化碳排放量。

這不僅是出於生態迫切性,而且還有龐大的經濟潛力:根據企業顧問公司波士頓咨詢公司(BCG)估計,CCUS在未來10年內能達到900億美元的價值。雖然40年前就存在CCUS構思,但由於技術與經濟原因一直被忽視。波士頓咨詢公司認為,這樣的狀況很快就會出現轉變。

該公司在評估中將低成本領域(氣體處理、銨及乙醇生產)、難以縮小規模的產業(水泥及石油)和煤炭及天然氣的能源生產作出區分。由於低成本領域內分離二氧化碳最容易,BCG估計,新技術在該領域中將有700億美元的市場潛力。不過低成本領域的二氧化碳排量只佔總體約3%。另一方面,BCG認為在二氧化碳排放量最高的煤炭和天然氣行業中,CCUS的投資報酬率最低。但若二氧化碳價格能相應的提升,將能改變現況。

優勢或劣勢?

環境保護組織世界自然基金會(WWF)的貝爾曼(Erika Bellmann)則不這麼樂觀。在個人機動性方面,她認為"碳捕集及利用"(CCU)並不具優勢,反而是直接電氣化或氫動力較有利。"蒐集工廠排放的二氧化碳製成並節省燃料,乍聽之下很吸引人。但可惜太過短視,因為CCU的生產過程非常非常耗能。"她指出,一輛採用CCU燃料的汽車,耗電量是電動車的至少5倍。

貝爾曼表示,能源轉型雖然已出現進展,但迄今仍只有三分之一的能源來自可再生系統。"如果現在在德國生產CCU燃料,最終的排放量總額將比只用汽油或柴油更高。"

貝爾曼還認為,從空氣中濾出二氧化碳的技術還不夠成熟,無法大規模投入使用。"現在可能的做法是:直接到工廠、鋼鐵廠、水泥廠或化學廠使用這些工廠的排放。"如此一來,被減少的二氧化碳還是來自化石燃料-即使用可再生能源減少排放,卻無法將排放降至零。鑑於世界氣候委員會建議自2080年甚至要開始產生負排放,此路可謂是一條死胡同。

更有用的做法是將CCU用於化工行業中,生產耐久的原材料。此外,貝爾曼也提倡將二氧化碳儲存於地底下的CCS技術。例如在生產水泥時,技術上無法避免產生二氧化碳排放。由於放棄使用水泥的可能性不大,所以有必要以無害的方式進行儲存。"這非常麻煩,這會耗費太多精力,但是別無選擇。"

 

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