為了了解目前的情況，作者采訪了幾位同事，并從他們各自的專業領域（技術、所有權和許可）研究了此事。

具體來說，作者與來自工程和環境咨詢公司POWER Engineers（POWER）的四位專家進行了交談。

電力公司環境部門的部門經理Tom Rolfson在包括發電在內的多個行業擁有多年的許可經驗。

空氣質量監管和許可專家Steven Babler最近評估了碳捕集項目的監管影響。Dwight Cole是POWER發電部門項目管理副總裁，專門從事脫碳解決方案。

John Lagomarsino，也是POWER發電部門的高級項目經理，為碳捕集技術的戰略選擇和項目開發提供技術咨詢。

技術、法規、經濟和勞動力可用性都是碳捕集狀況的因素。這些專家的多重視角將描繪出一幅更清晰的畫面，并最終回答這個問題：碳捕集是怎么回事？

技術

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Dwight Cole：碳捕集是石化行業中的一個已知過程，因此它并不是新的。然而，新的是它在捕集天然氣燃燒廢氣中的CO2排放方面的用途，以及在其他行業（如波特蘭（Portland）水泥）中的用途。

目前采用的技術是胺洗滌（下圖），該技術用于數十家發電廠和工業工廠。它可以在現有能源上進行改造，也可以作為新化石燃料發電廠的一部分。三菱（Mitsubishi）、殼牌（Shell）、林德/巴斯夫（Linde/BASF）和福陸（Fluor）都是這項技術的幾家供應商。

● 簡化的胺洗滌器工藝流程，代表當前可用的碳捕集技術

John Lagomarsino：胺洗滌需要大量冷卻處理過的廢氣以吸收CO2，然后再加熱胺以釋放捕集的CO2并再生胺溶液。這種冷卻和再加熱過程需要來大量能源，從而降低了整體效率。

此外，CO2捕集系統的泵、鼓風機和CO2壓縮機消耗大量電力。因此，能源的總體效率顯著降低，因為產生的大量能量用于碳捕集，從而提高了運營成本。

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是否有胺洗滌的替代方案？

John Lagomarsino：是的。替代技術已從開發階段進入商業化階段。一項特別有前途的技術是Allam循環（也稱為Allam Fetvedt循環，以其發明者Rodney Allam的名字命名的），它利用超臨界CO2循環并以氧氣為燃料。

Allam循環使用天然氣作為原料，產生純CO2（用于銷售或封存）；它發電效率與傳統的聯合循環發電廠（不提供碳捕集）相當。另外兩大優勢是水的使用量較低，其他污染物如氮氧化物（NOx）的排放量低至零。Allam循環系統將取代傳統的化石燃料發電廠。

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CO2運輸和最終用途的技術現狀如何？

Dwight Cole：壓縮、運輸和CO2最終用途的技術已經發展成熟。管道通常需要在非常高的壓力（2000 psi至3000 psi）下運行，這需要對壓縮機和管道進行特殊設計。

強化驅油提高采收率（EOR）的最終用途已經開發了一段時間，是一種公認的CO2最終用途。

使用CO2生產更多的石油可能會因CO2的潛在再排放而對脫碳目標產生反作用。另一方面，如果能夠找到并批準場地，專用地質封存將深入地下，需要更多的壓縮和鉆探。

這可能反映在《2022年通貨膨脹削減法案》（IRA）中，永久地下封存的稅收抵免為85美元/噸，而EOR使用的稅收抵免則為60美元/噸。開發商正在增加這一封存行業，如Verde CO2，該行業從脫碳項目中獲取捕集的CO2。

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CO2直接空氣捕集和封存的現狀如何？

John Lagomarsino：盡管有人會認為大量發展CO2直接空氣捕集項目是沒有止境的，即使引入了180美元/噸的稅收抵免，但基礎科學和經濟學仍然是實現這一目標的障礙。

主要原因是空氣中的CO2濃度僅為百萬分之400（0.04%），而化石燃料發電廠的排放量比之高出300倍。因此，化石燃料發電廠的移除CO2更具成本效益。

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建設基礎設施還有其他障礙嗎？勞動力短缺將如何影響這些努力？

Dwight Cole：當然。我的理解是，與工業化前的水平相比，美國的碳捕集量需要每年增長400%，以實現氣候協定的目標，將全球變暖限制在2攝氏度以下，最好是1.5攝氏度。

碳捕集基礎設施的部署目標是到2050年實現凈零排放，距離現在僅剩27年。希望我們有足夠的工程師、科學家和其他專業人員來設計和建造足夠的基礎設施，以實現這一目標。

所有權

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誰在安裝碳捕集器，為什么？

Dwight Cole：從我們的角度來看，它主要是現有化石燃料發電設施的所有者，如燃氣輪機和燃煤鍋爐蒸汽發電。

主要驅動因素是CO2的潛在銷售，最近還有CO2移除的稅收抵免。CO285美元/噸（甚至EOR65美元/噸），加上CO2的銷售，碳捕集的經濟性開始顯現。我認為，如果我們有機會在2050年實現凈零，這將繼續增加。

Steven Babler：我們也看到了開發商和風險投資公司的涌入，特別是為了安裝新的燃氣發電能力，并將碳捕集納入其中。

開發人員也表示有興趣使用阿拉姆循環（Allam cycle）作為傳統聯合循環的替代方案，并在最后添加碳捕集以清理煙囪。這尤其適用于伊利諾伊州這樣的地方，該州于2021年通過了《氣候與公平就業法案》（CEJA）。

這項立法要求在2030年至2045年間逐步實現零碳電力生產。

阿拉姆循環（Allam cycle）理論上是零CO2排放，而經過精心設計的傳統胺洗滌可以達到95%甚至99%，但這不符合2045年后伊利諾伊州的新法律。

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業主們看到了什么問題？

Dwight Cole：就可靠性而言，最大的問題是風險。理論上，所有者將根據《2022年通貨膨脹削減法案》（IRA）稅收抵免和獲得合理的CO2銷售價格來賺錢。

IRA基本上消除了經濟障礙。行業參與者表示，85美元/噸的稅收抵免是一個堅實的數字，可以作為經濟基礎。

然而，風險在于碳捕集系統是否會按照設計和承諾的方式運行，即CO2減排百分比和運營成本。因為經濟是基于非常高的減排假設（超過95%），任何低于這一假設的情況都意味著用于稅收抵免和銷售的CO2排放量大幅減少。

此外，CO2減排和銷售產生的收入取決于獨立系統運營商（ISO）根據發電成本的調度運行的發電機組。如果運營成本過高，發電機將無法運行，CO2的減少和銷售也不會發生。在投資碳捕集時，所有者必須考慮許多活動部件。

Tom Rolfson：這些年來，隨著政治的不穩定，法規來來回回修改。業主、開發商和投資者面臨的另一個風險是未來的不確定性。

然而，脫碳背后有著巨大的動力——對減少碳排放或其資金的需求似乎不太可能減少。Steven Babler早些時候提到的伊利諾伊州的《氣候與公平就業法案》（CEJA）立法表明，各州對此是很認真的。

許可

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允許碳捕集和封存是否存在問題？

Tom Rolfson：這里有兩個問題值得一提。首先，雖然目前提出的胺洗滌器技術已經在石化行業中使用和理解，但它對電力行業來說將是新的。

這基本上是在發電廠中添加一個石化廠，這意味著在工廠庫存中添加溶劑等化學品，這會影響各種應急計劃和社區知情權法案（EPCRA）報告要求，如有毒物質排放清單（TRI）報告要求。新的化學品和油類也會影響現場防泄漏計劃和雨水排放許可。

其次，安裝的碳捕集設備大得驚人。這可能會影響現有和新排氣管的大氣擴散條件，因此，許可當局可能會要求進行擴散建模，以證明非CO2排放物NOx、SOx、CO和顆粒物是在控制范圍內的。這需要額外的時間進行施工前許可，并增加了項目的不確定性。

Steven Babler：盡管受到CO2大幅減少（以及由此產生的稅收激勵和收入流）的激勵，但仍有可能引發新的許可要求。

最大的問題是增加了許多法規遵從性要求。隨著設備的安裝和運輸，供應商必須繼續遵守其現有許可證。他們還需要修改許可證，以考慮新的排放點（空氣和水排放）和/或現有排放源排放率的變化。

在添加和修改設備時，人們關注的是作為“修改”觸發新的需求，這意味著新的分散建模、控制技術和補償購買。必須仔細檢查許可證修改的變更，以便制定戰略假設和操作限制，防止觸發新的監管要求。

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捕集的CO2的運輸和封存如何？這不需要許可嗎？

Tom Rolfson：通常，捕集的CO2要么被壓縮，然后通過管道輸送到市場；要么注入地下進行強化驅油（EOR）；或者被進一步壓縮至高壓力并注入地下進行永久封存。

在所有三種情況下，我們只處理CO2，而不處理其他受管制的污染物；因此，空氣許可不是問題（除非安裝燃氣輪機或往復式發動機進行壓縮）。

許可可能成為問題的地方是管道系統和地質封存的選址、路線、批準、施工和運營。與任何線性設施一樣，這涉及土地征用、環境研究、緩解措施和機構批準。

它還可以觸發《國家環境政策法案》（NEPA）程序和長達數年的《環境影響聲明》。最近環境正義作為一個額外的考慮因素的興起也將發揮作用，特別是在基礎設施的適當選址方面。地下注入的封存也可能是這種情況。

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碳捕集的前景如何？環境和許可問題是否會阻礙這一國家脫碳關鍵戰略的進展？

Tom Rolfson：前途一片光明！任何基礎設施開發的關鍵是在可行性階段考慮環境影響，然后在許可階段設計最小化影響（而不是增加影響）的功能。

我們還應在選址過程中仔細考慮環境公正。通過適當的選址，所需的基礎設施應是可允許和可批準的，特別是考慮到CO2減排的重大環境效益時。

我們都知道這是必須的，所以如果我們都能承擔碳捕集的責任，我們也將分享寶貴的利益。

文章來源：陜西翰坤ccs