去年，人類活動共排放約320億噸二氧化碳到大氣中。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會的預(yù)計(jì)，到2100年，這些溫室氣體排放必須降到近零才能阻止其對大氣環(huán)境造成無法彌補(bǔ)的破壞。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最好方法是減少我們對化石燃料的依賴，但若阻止排放的二氧化碳進(jìn)入大氣中也能起到作用。

碳捕集與封存系統(tǒng)旨在將二氧化碳封鎖到地下深處的多孔巖層中，目前這種方法需要較多能源且成本較高。因此對這一行業(yè)的關(guān)注領(lǐng)域轉(zhuǎn)向了碳捕集與利用，旨在利用二氧化碳作為原料生產(chǎn)燃料、化工品和其它有用的產(chǎn)品。

9月29日，支持創(chuàng)新的XPrize慈善基金宣布將授予Carbon XPrize的獲獎?wù)?000萬美元（1300萬英鎊），該競賽旨在激勵碳捕集與利用的研究。參賽者將提交他們利用燃?xì)饣蛉济弘姀S排放的二氧化碳的創(chuàng)意，其中最好的技術(shù)將在示范規(guī)模裝置上進(jìn)行測試。能將最多的二氧化碳轉(zhuǎn)化為最具價值的產(chǎn)品的參賽團(tuán)隊(duì)將成為獲勝者。

所有應(yīng)對氣候變化的努力都是值得肯定的。但碳捕集與利用技術(shù)的成敗更多地取決于創(chuàng)新，這完全倚仗于經(jīng)濟(jì)性。

化工行業(yè)每年使用的二氧化碳已達(dá)到將近2億噸，大部分都是與氨混合生產(chǎn)尿素。但二氧化碳位于一個很深的熱力學(xué)井的底部，將其運(yùn)輸出來需要大量的能源。如果在將它轉(zhuǎn)化為有價值的產(chǎn)品的同時會因?yàn)楦叱杀镜哪茉聪膶?dǎo)致額外的排放，這對氣候變化僅有較小的益處。目前尚不清楚XPrize基金會是否將利用全生命周期評估來評判參賽者。

對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的雙重要求一直是CCS發(fā)展的一個艱難阻礙。溶劑吸收和釋放二氧化碳引起的溫度波動通常會讓電廠的燃料消耗增加20-30%。雖然世界上第一個商業(yè)規(guī)模的燃煤電廠CCS系統(tǒng)項(xiàng)目去年在加拿大啟動，但據(jù)悉該項(xiàng)目的主要資金來源是12億美元的公共資金。最后，任何幾乎完全依賴補(bǔ)貼的技術(shù)似乎從長遠(yuǎn)來看經(jīng)濟(jì)性存疑，不僅因?yàn)樗菀资艿秸巫兏锏挠绊?。北約克郡Drax電廠在政府結(jié)束了作為該公司的主要收入來源的再生能源免稅后不久，就在9月放棄了對CCS系統(tǒng)投資10億英鎊的計(jì)劃。

碳捕集與利用看上去更具吸引力的原因之一是其制造出來的產(chǎn)品可以抵消捕集二氧化碳的成本。

化學(xué)顯然在碳捕集與利用中有著巨大的作用——實(shí)際上，這也是對于化學(xué)的重大挑戰(zhàn)——并且在這一領(lǐng)域也已取得一些成績。Covestro（原拜耳材料科學(xué)）開發(fā)了一種新型鋅催化劑來結(jié)合二氧化碳和環(huán)氧丙烷成為多元醇，用于制造聚氨酯泡沫，預(yù)計(jì)明年開始生產(chǎn)。生命周期分析表明，該工藝相對傳統(tǒng)的多元醇生產(chǎn)可以降低19%的溫室氣體排放以及16%的化石燃料消耗——對于每降低一個百分點(diǎn)都十分不易的行業(yè)這相當(dāng)于大賺了一筆。

但這一技術(shù)領(lǐng)域并不局限于化學(xué)本身。生物圈在將二氧化碳轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的分子方面已有幾十億年的經(jīng)驗(yàn)，而且許多公司已有示范項(xiàng)目使用藻類和藍(lán)細(xì)菌來生產(chǎn)乙醇、丁醇和許多其他產(chǎn)品。生物學(xué)也有助于使碳捕集本身效率更高。例如，加拿大魁北克市的CO2Solutions公司使用定向進(jìn)化研發(fā)出的極堅(jiān)固的碳酸酐酶酶每天能幫助在純水碳酸鉀中捕集10噸二氧化碳。由生物學(xué)家、化學(xué)家和化學(xué)工程師的合作對于實(shí)現(xiàn)碳捕集與利用的經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。

碳捕集與利用的一個缺點(diǎn)是，不管是燃料燃燒或是塑料降解，它的許多產(chǎn)品最終還是會將二氧化碳排放到大氣中。沒有人聲稱過僅靠碳捕集與利用能解決氣候變化問題，但它可以幫助不斷改善的捕集技術(shù)建立更好的經(jīng)濟(jì)案例。

許多經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為，全球碳價可能會成為強(qiáng)制二氧化碳減排的最有效方法。通過規(guī)定全球二氧化碳排放量最低稅，工業(yè)將會受到明確激勵去投資碳捕集與利用和封存技術(shù)。

全球碳稅收在政治上是否能被接受還有待觀察。雖然這個想法在2009年哥本哈根氣候峰會上一直受到冷遇，但值得注意的是，中國（二氧化碳排放量占全世界四分之一）最近宣布計(jì)劃通過從2017年開始實(shí)施的全國性碳排放交易體制設(shè)定碳價。

最后，碳捕集、利用與封存等技術(shù)的前景并不妨礙我們利用已有的工具：稅收以及市場的力量。（領(lǐng)先財納編譯）