十篇文章:二氧化碳和他们如何使用比较的方法

我们可以把二氧化碳,废气主要为全球变暖负责,成为一个有价值的原料吗?这个问题第一次出现在1970年代的石油危机,当替代稀缺的石油被寻求。

波上的想法重新浮出水面循环经济思想,引发了气候问题对激励和一个视图碳捕获。但意见CO2利用率之间的偏离怀疑和热情(pdf)。

新方法不断地出现。的“二氧化碳避免”,“二氧化碳删除”或“减少二氧化碳排放”很容易混淆的,和公司和政府开始投资各候选技术没有大局。

在一个新的自然的角度来看,我们着手找出CO2利用率是什么,如何删除与二氧化碳减排,以及这些技术是否盈利或可伸缩的。

作为一个团队,我们代表经济学家、工程师、化学家、土壤科学家和气候模型——利用的意见。我们的研究是迄今为止最全面的相对规模和成本不同的方式使用二氧化碳。

CO2利用率是多少?

一般来说,“CO2利用率“是一个工业过程,让一个经济价值的产品使用二氧化碳浓度高于大气水平。二氧化碳是通过化学反应转变成材料,化学品和燃料,或是直接使用等过程提高原油采收率。

这个定义有其历史原因,但不是唯一的CO2利用率。很长一段时间,人们也一直在思考如何利用自然碳-碳由植物从大气中的二氧化碳作为原料生产有价值的产品。和CO2-using技术,如土壤固碳提高农作物产量,通过他们的能力,也可以让一个经济产品。

在我们的论文,我们看看10特定通路的CO2利用率,最好的考虑如何轻松地讲地球球体周围的碳流动,最终,如下图所示。

这表明“开放”利用途径(紫色箭头),二氧化碳储存在漏水的自然系统,如森林,它可以将很快沉入来源。“封闭”途径(红色),如建筑材料、提供永久存储二氧化碳的附近。最后“自行车”利用率(黄色),如CO2-based燃料在短时间尺度碳走动。

如何和减缓气候变化的二氧化碳利用帮助吗?

我们所有十CO2利用率通路图提供某种形式的经济动机,以及某种程度的减缓气候变化的潜力。

CO2利用率可以帮助在两个主要方面:大气中的二氧化碳的去除和长期存储;和减少二氧化碳排放到大气中。可能,利用二氧化碳生产有价值的产品也可能抵消一些减缓气候变化的成本。

我们的估计表明,在高端市场,超过100亿吨的二氧化碳(GtCO2)可以利用——相比全球温室气体排放40 gtco2——每吨不到100美元。

大部分的利用率与中期或长期存储在开放和封闭的通路。然而,前,有几个问题和挑战克服如此大规模的利用可以实现。

此外,即使二氧化碳利用成功,这并不一定意味着它将有利于气候。如果没有适当的考虑,利用二氧化碳,与其他方法去除和/或存储二氧化碳——不可能有助于缓解。

可能出现的问题不仅包括直接的二氧化碳排放,而且其他温室气体的排放;直接和间接改变土地用途;排放的其他部分过程;泄漏(当排放随后增加的其他部分更广泛的系统);和无常的位移(当排放只是延迟,而不是避免为好)。

因为这些问题,是否将climate-beneficial二氧化碳利用技术的实现将取决于许多因素。其中最重要的是:

• 必威体育在线注册能量来源:二氧化碳利用技术可以是能源密集必威体育在线注册型。这需要可再必威体育在线注册生能源:直接从太阳,或通过可再生能源技术。
• 更广泛的脱碳上下文:这些技术只在某些意义作为缓解策略全球脱碳过程的点。例如,使用隔离二氧化碳驱油可以在短期内无碳化的能源和运输系统。必威体育在线注册
• 规模:为了使二氧化碳的全球流动的显著差异,途径需要规模迅速的潜力。的窗口气候行动很小,构建一个全新的二氧化碳利用工业所需的时间是一个重要的挑战。
• 永久:最有效的技术将永久删除的大气中的二氧化碳或永久取代二氧化碳排放。

10通路及其前景

下面,我们比较不同二氧化碳利用的潜在规模和成本途径。总的来说,二氧化碳利用有可能大规模和低成本运作,这意味着它可能在未来大企业。

2050年的规模评估的过程结构化的估计(pdf)、专家咨询和大范围的评论。我们的成本估计是保本成本-这意味着他们考虑收入和介绍四分位范围从技术经济研究收集范围的评论。这意味着成本的,可能低估了通路的能力来实现规模经济。负成本意味着今天假设下的过程是有利可图的。

二氧化碳的化学物质
减少二氧化碳对其组成组件使用催化剂,利用化学反应来构建产品,如甲醇、尿素(作为化肥)或聚合物(用作耐用产品在建筑或汽车),可能在2050年利用每年0.3 - -0.6 gtco2——80美元到300美元之间的成本每吨二氧化碳。

二氧化碳的燃料
结合氢和二氧化碳生产碳氢化合物燃料,包括甲醇、合成燃料,合成气可以解决一个巨大的市场——例如,在现有的交通基础设施,但现在的成本很高。一起,二氧化碳的燃料可以利用1 - 4.2 - gtco2一年2050年,但成本是670美元每吨二氧化碳。

微藻
使用微藻解决二氧化碳效率很高,然后处理生物质产品,如燃料和高附加值的化学品,一直是研究的重点多年来。复杂生产经济学,成本在230美元和920美元之间每吨二氧化碳,和2050年利用率可以每年0.2 - -0.9 gtco2。

混凝土建筑材料
二氧化碳可以用来“治疗”水泥,或生产总量。长期这样做商店一些二氧化碳,可以取代传统水泥排放量高。随着全球城市化进程加速,但具有挑战性的监管环境(pdf),我们估计0.1 - -1.4的利用率和存储潜力gtco2 2050年,与今天的成本- 30美元至70美元每吨二氧化碳。

CO2-enhanced采油(采油)
将二氧化碳注入油井可以增加石油的生产。通常情况下,运营商最大化石油和二氧化碳从油井中恢复过来,但是,关键的是,这是可能的操作三次采油,这样更多的二氧化碳注入比生产和储存石油的最终消费产品。我们估计0.1 - -1.8 gtco2每年可以利用这种方式和存储在2050年,在成本- 60美元,40美元每吨二氧化碳。

生物能必威体育在线注册源和碳捕获和存储(BECCS)
在生物能源和必威体育在线注册碳捕获,运营商捕获二氧化碳通过植树,通过生物能源产生电力和隔绝产生的排放。的粗糙近似电力收入,我们估计利用成本每吨60美元和160美元之间的二氧化碳。一些0.5 - 5 gtco2每年在2050年可能会利用这种方式和存储。这是低于一些以前公布的估计BECCS和代表认知的水平的部署其他的可持续发展目标。

增强的风化
破碎的岩石,如玄武岩,传播他们在陆地上可能导致大气中的二氧化碳的加速形成稳定的碳酸盐。很可能这样做将导致农业土地提高产量。然而,这个途径的非常早期的性质意味着我们没有了2050估计。

林业
木材来自新的和现有的森林是一个在经济上有价值的产品,在建筑可能储存二氧化碳,通过这样做,取代水泥使用。我们估计,2050年1.5 gtco2可以利用这种方式,在成本- 40美元和10美元每吨二氧化碳。

土壤固碳
土地管理土壤碳封存技术不仅能在土壤中储存的二氧化碳也增加农业产量。我们估计,二氧化碳利用的形式,增加了输出可能会高达0.9到1.9 gtco2 2050年,每年的费用——90美元——20美元每吨二氧化碳。

生物炭
生物炭是热解生物质:植物材料,已经在高温下烧低氧水平。生物炭应用于农业土壤作物产量有可能增加10%——但很难一致的产品或预测土壤的反应。我们估计在0.2和1之间gtco2可以利用生物炭在2050年,在- 65美元的成本每吨二氧化碳。

总体潜力

下面的总结图显示了估计的二氧化碳可以被每个通路(每一列的宽度)和相关的盈亏平衡成本(列)的高度。

较低的场景(图左侧)和高一个(右)反映结果的范围取决于水平的投资,到2050年吸收和技术改进。着色是指技术准备,从低或变量(淡色)通过高(深色调)。星号是指二氧化碳存储的时间从几天或几个月(单星号)到世纪或更多(三重星号)。

上图显示,二氧化碳利用可以产生大量资金在2050年的二氧化碳和一些途径可以预期盈利的。我们认为这可能是一个机会来利用这些流动减缓气候变化的目的。

然而,图表也强调潜在的大型规模的不确定性,可能成本的利用它。为了二氧化碳利用成功部署在对抗气候变化,必须解决这些不确定性和潜在的和重要的挑战,能源强度和碳储存的持久性是两个。必威体育在线注册