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Climeworks直接空气捕捉装置
Climeworks直接空气捕捉厂,瑞士。 信用:©ClimeWorks / Julia Dunlop
负排放
2019年7月22日10点

到2100年,直接捕获二氧化碳的机器将消耗“全球能源的四分之一”必威体育在线注册

西蒙埃文斯

西蒙埃文斯

07.22.19
西蒙埃文斯

西蒙埃文斯

22.07.2019 |10:00 AM
负排放量 到2100年,直接捕获二氧化碳的机器将消耗“全球能源的四分之一”必威体育在线注册

一项新的研究发现,直接从空气中吸收二氧化碳的机器可以降低实现全球气候目标的成本,但到2100年,它们将需要多达全球能源供应的四分之一。必威体育在线注册

这项研究今天发表在自然通讯,是第一个探索多台计算机模型中使用直接空气捕获(DAC)的探索。它表明,该技术的“大规模”和能量密集型卷展栏可以降低更加温暖必威体育在线注册至1.5或2℃的成本预工业水平

但这项研究也强调了假设DAC能够大规模使用的“明显风险”,如果这项技术无法实现,全球温度目标将被破坏高达0.8摄氏度。

这意味着政策制定者不应该将DAC视为“灵丹妙药”,可以取代立即努力削减排放的努力,其中一项研究作者讲述了碳简介,增加:“这太高的风险”。必威手机官网

首席执行官开发该技术的首席执行官表示,DAC应该被视为“挑战性挑战性的挑战性的挑战性”,这是一种“挑战性收缩的挑战性的挑战性的靠背”。他告诉碳简短,他的必威手机官网公司仍然“不断推翻”魔法子弹“头条新闻”。

负排放量

2015年《巴黎协定》(Paris Agreement)设定的目标是将人为造成的升温控制在“远低于”2摄氏度,并雄心勃勃地将升温控制在1.5摄氏度以内。会议这个野心将需要指某东西的用途 ”负排放技术“根据[的情况,除去大气中的多余二氧化碳政府间气候变化小组(IPCC)。

这个包罗万象的术语涵盖了各种各样的方法,包括植树、恢复泥炭地和其他”。自然气候解决方案“。然而,模型途径由研究人员开发的最严重的依赖生物能源与碳捕获和存储(必威体育在线注册贝尔科斯)。这是捕获生物量的生物量,例如木质颗粒以产生电力,并且捕获并储存所得的二氧化碳。

BECC的显着潜在作用引起了许多疑虑,土地区域最多五次印度的大小致力于在某些模型途径中生长生物量。

另一种方法是直接捕获空气,用机器把二氧化碳从大气中吸出来。如果二氧化碳被埋在地下,这个过程有时被称为直接空气碳捕获和存储(DACCS)。

今天的新研究探讨了DAC如何以“较低成本”帮助实现全球气候目标综合评估模型(艾玛)。研究报告的作者Ajay博士Gambhir.,高级研究员格兰瑟姆气候变化研究所在伦敦帝国学院,向碳简短解释:必威手机官网

“这是第一次模型间比较……[并且]有迄今为止在IAMs中使用的最详细的DAC表示。它包括两种DAC技术,具有不同的能量输入和成本假设,以及一系列的能量输入,包括废热。必威体育在线注册这项研究使用了广泛的敏感性分析[来测试我们不同假设的影响]。它还包括对DAC技术发展在材料、土地和水的使用方面的更广泛影响的初步分析。”

该研究中包含的两个DAC技术基于从空气中吸附二氧化碳的不同方式发达世界各地的一些初创公司。

一种是典型的用于大型工业规模的设备,比如那些由加拿大公司开发的设备碳工程,使用氢氧化物溶液捕获CO2。然后必须将该混合物加热至高温以释放CO 2,使其可以储存并重新使用氢氧化物。该过程使用现有技术,目前被认为具有两种替代方案的较低成本。

第二种技术使用胺吸附剂在小型的,模块化的反应堆中发达由瑞士公司Climeworks。该论文指出,目前的成本更高,但节约的潜力被认为更大。这是由于模块化设计可以在工业生产线上进行,同时需要较低的温度释放二氧化碳用于存储,这意味着废热可以被利用。

推迟削减

总体而言,尽管围绕DAC的成本“巨大的不确定性”,但该研究表明它可以使用全球温室气体排放的早期削减,以稍微延迟,“显着减少了气候政策成本”以满足严格的温度限制。

研究表明,使用DAC意味着2030年的全球排放量仍处于更高的水平,在本世纪晚些时候使用负面排放量大得多。这在下面的图表中显示,可容纳1.5℃以下的场景(左侧面板,蓝色)和2C(右,绿色)。

没有DAC的途径以较暗的色调显示。例如,纯度暗蓝线显示“Tiam”模型的结果,排放达到2020左右,速度快到2050左右左下。

相比之下,浅蓝色实线显示DAC允许更逐渐下降,2060年代达到零,并且2080年代每年约30亿吨(GT / YR)达到零。这靠近今天的年度全球温室气体排放约40 gtco2 /年。

折线图显示了全球化石燃料的二氧化碳排放量(Gt/yr),其模型路径与本世纪全球变暖控制在1.5摄氏度(左图,蓝色)或2C(右图,绿色)相一致。两个不同的IAMs - TIAM和WITCH -的结果分别用实线和虚线表示。不同的线条显示了使用直接捕获的情景(“DAC”,暗色调)和不使用的情景(“NoDAC”,浅色调),以及没有任何负排放的2C路径(“NoNET”,深绿色)。来源:Realmonte等人(2019)。

全球化石燃料二氧化碳排放量(Gt/yr)的模型路径与本世纪全球变暖限制在1.5摄氏度(左图,蓝色)或2C(右图,绿色)相一致。两个不同的IAMs - TIAM和WITCH -的结果分别用实线和虚线表示。不同的线条显示了使用直接捕获的情景(“DAC”,暗色调)和不使用的情景(“NoDAC”,浅色调),以及没有任何负排放的2C路径(“NoNET”,深绿色)。来源:Realmonte等人(2019)。

“两个模型的结果惊人地相似,”他说Nico Bauer博士他是麻省理工学院的一名科学家波茨坦气候影响研究所(PIK),他没有参与这项研究。他告诉碳简报:“这必威手机官网增加了DACCS技术可以在长期气候变化减缓战略中发挥重要作用这一主要结论的可信度。”

在一些模拟路径中使用DAC推迟了某些地区减排的需要。该报告解释说:“DACCS允许在一些难以脱碳的能源密集型部门(如交通和工业)减少短期减排努力。”必威体育在线注册

初创公司DAC的首席执行官史蒂夫•奥尔德姆(Steve Oldham)碳工程他认为这是二氧化碳去除技术的关键目的,他将其比作废物处理或污水处理等其他“重要基础设施”。

Oldham告诉碳简介,虽必威手机官网然切割二氧化碳的标准方法对大多数全球排放来说仍然至关重要,但在某些部门的挑战和成本可能证明太大。他说:

“一旦成本和可行性变得太大,DAC和其他负排放技术就是正确的解决方案......我认为我们作为挑战减少的止回阀。”

比较成本

尽管DAC可能相对昂贵,但在今天的研究中,模型路径仍然认为它比削减这些难以解决的行业的排放便宜得多。这意味着模型部署了大量的DAC,即使其成本在目前估计的高端。

这也意味着模型看到了实现包括DAC在内的总体成本较低的气候目标的途径(“减少[d]……60至90%以上”)。甘比尔告诉碳简报:必威手机官网

“根据我们在本研究中使用的模拟情景,部署DAC意味着短期内减少急剧的缓解途径,并降低政策成本。”

然而,论文也指出了与如此大规模、快速部署DAC有关的重大挑战,包括能源使用和原材料需求。必威体育在线注册

据该论文必威体育在线注册称,2100年运行直接空气捕捉机所需的能量高达每年300 exj。这超过了总体的一半今天的全球需求尽管本世纪的需求不断上升,但到2100年,这一数字仍将是预期需求的四分之一。

换句话说,这相当于目前的年能源需求必威体育在线注册中国,美国,欧盟日本合——还是全球能源供应的来源必威体育在线注册煤和天然气2018年。

甘比尔告诉碳简报:必威手机官网

“2C方案的DAC大规模部署将需要大量的热电和电力和生产二氧化碳吸附剂的主要制造工作。虽然DAC将使用较少的资源,如水和土地,而不是其他网(如BECCS],需要进行适当的全生命周期评估,以了解所有资源影响。“

部署风险

还有一个问题是,这项新技术能否以设想的速度和规模进行推广,每年最多可扩展30%,到本世纪末每年可部署30亿吨二氧化碳。甘比尔说,这是一个“巨大的步伐和规模”,在研究结果中,部署速度是一个“关键的敏感性”。

教授珍妮弗·威尔科克斯,化学工程教授伍斯特理工学院他说,这种扩大规模的速度值得警惕。她告诉碳简报:必威手机官网

“是比例率甚至可行吗?典型的拇指规则每十年的数量级(每年约25-30%)增加。[太阳能]光伏量表高于这一点,但主要是由于政府激励...而不是技术进步。“

该报告说,达到每年捕获30亿吨二氧化碳(相当于目前全球排放的规模)将意味着建设大约3万家大型DAC工厂。相比之下,只有不到1万个燃煤电厂在今天的世界里。

论文说,如果DAC使用小型模块化系统进行,那么到2100年可能需要多达3000万个。它将这个数字与每年7300万辆轻型汽车的产量进行了比较。

该研究认为,以如此快的速度扩大DAC,与核能、风能和太阳能等更新的发电技术的部署速度相当。

Climeworks温室

Climeworks温室©Climeworks / Julia Dunlop

鲍尔表示,DAC的模拟增长率“惊人”,但“与历史经验并不矛盾”。这种快速的扩展也远不是采用DAC的唯一障碍。

本文解释说:“[P]支持负排放技术的Olicy仪器和金融激励几乎缺席全球范围,但使净部署有吸引力至关重要。”

碳工程的旧汉姆同意,需要政策识别负排放,与标准缓解不同。但他告诉碳简短,他在公司迅必威手机官网速扩展的能力方面仍然“非常自信”。

(今天的研究包括审议可用于存储CO2地下的空间,发现这不是DAC部署的限制因素。)

违反限制

该论文指出,如果DAC不能按照模型的预期交付,那么大规模扩展和部署的挑战将带来重大风险。这组作者警告说,承诺提高DAC而不是减少排放可能意味着将能源系统锁定在化石燃料上。必威体育在线注册

这项研究解释说,这可能会违反巴黎的温度限制:

“假设DACCS可以大规模部署,结果却无法使用,这种风险将导致全球气温超调高达0.8摄氏度。”

甘比尔表示,这种方法的风险“太高”:

“我们发现的不当解释是DAC是一个灵丹妙药,我们应该缓解近期缓解努力,因为我们可以在本世纪晚些时候使用它。”

鲍尔表示赞同:

“政策制定者不应错误地认为,碳去除可以抵消未来仍在地下的化石燃料可能产生的所有排放。即使在化石燃料可用性的悲观假设下,碳去除也不能、也不会解决这个问题。我们可以燃烧的低成本化石碳太多了。”

尽管如此,马西莫教授Tavoni他是这篇论文的作者之一欧洲经济学研究所和环境研究所(eiee),讲述碳简介“展必威手机官网示了DAC的潜力仍然很重要 - 这型号肯定突出显示 - 也是在所需规模​​上部署的许多挑战”。

全球碳循环造成了一个最终和低估的 - 挑战,对DAC:海洋反弹等大规模使用如DAC:Ocean Rebound。这是因为世界海洋和大气中的二氧化碳金额处于动态和不断变化平衡

这种均衡意味着,目前海洋吸收了一个重要的比例人类造成的二氧化碳排放量每年,减少留在大气中的金额。如果DAC用于转动全球排放净负面,如今的研究,那么均衡也会反转。

文章说,结果就是这样多达五分之一使用DAC或其他负排放技术除去的CO2可以被海洋释放CO2回到大气中的海洋抵消,减少了他们所假设的功效。

Realmonte, G. et al.(2019)《自然通讯》(Nature Communications),http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-10842-5

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