The world’s on the verge of a carbon storage boom
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欢迎来到麻省理工学院技术评论，旁白是马特·霍南。我是我们的主编。每周，我们都会为您带来一篇引人入胜的深度报道，报道科学和技术的领先前沿，涵盖人工智能、生物技术、气候、能源、机器人技术和摩尔定律等主题。这是本周的故事，我希望您喜欢它。你好，詹姆斯·坦普尔。

我是麻省理工学院技术评论的气候编辑。今年早些时候，我写道，我们将看到一种新型碳捕获和封存技术蓬勃发展，这种技术旨在将数百万吨二氧化碳永久储存在美国地下的深处。

仅在美国，就有数百份开发这些封存设施的申请，突显了人们对从发电厂或工业设施中捕获温室气体（甚至直接从空气中捕获）的兴趣日益增长。这一趋势很重要，因为所有这些都有可能帮助减缓气候变化，或者如果做得恰当、谨慎且大规模地进行，理论上甚至可以逆转气候变化。

但是，除非有人将这些二氧化碳封存起来，否则这些项目就无法进行，这意味着要在具有恰当地质条件的地区钻深井，以确保二氧化碳永远被困在那里。正如我所写的那样，支持者们希望这些项目的激增标志着某种“反向石油热潮”的开始，启动一个过程，在这个过程中，世界最终将埋藏的温室气体多于排放到大气中的温室气体。但这些项目也引发了争议，在拟议建设这些项目的社区以及更广泛的地区。

一些批评人士担心，这些项目只会延长化石燃料运营的寿命，以及随之而来的许多污染。另一些人担心，它们可能会造成全新的危险，例如碳泄漏，至少是从井中或运输捕获气体的管道中泄漏。请收听或阅读完整的故事，了解更多信息，并自行决定这场碳激增可能对气候以及拟议建设这些项目的社区意味着什么。

旁白：诺亚。在NewsOverAudio.com或NewsOverAudio应用程序上收听来自世界顶级出版商的更多精彩文章。抽油机和管道遍布加利福尼亚州埃尔克希尔斯油田，这是中央山谷南部的一片荒凉土地，位于该国最丰富的化石燃料矿床之一的上方。

几十年来，该州的石油产量一直在稳步下降，因为科技工作岗位激增，立法者颁布了严格的环境和气候法规。克恩县的企业、城镇和居民（贫困率徘徊在18%左右）越来越渴望新的经济机会。2023年末，该州最大的石油和天然气生产商之一获得了美国环境保护署的初步许可，以在该油田开发一种新型油井，该公司声称这将提供这种机会。如果该公司获得监管机构的最终批准，它打算钻一系列钻孔到地表以下约6000英尺深处的一个广阔的沉积岩层，在那里它将注入数千万吨二氧化碳，将其永久封存。

加利福尼亚州、美国和世界各地都有数百个类似的项目即将启动。支持者们希望这是某种“反向石油热潮”的开始，启动一个过程，在这个过程中，世界最终将埋藏的温室气体多于排放到大气中的温室气体。但反对者坚持认为，这些努力将延长化石燃料工厂的寿命，导致空气和水污染持续存在，并造成新的健康和环境风险，这些风险可能不成比例地损害项目周围的弱势社区，包括埃尔克希尔斯油田附近的社区。

但许多类似的碳储存项目正在加利福尼亚州、美国和世界各地进行，这一趋势是由政府补贴的增加、迫在眉睫的国家气候目标以及自2022年初以来传统石油和天然气活动的收入和增长下降所驱动的。自2022年初以来，像CRC这样的公司已在美国提交了近200份申请。

仅在美国，就开发这种新型油井，这为捕获工业和能源运营产生的二氧化碳污染（而不是将其排放到大气中）即将成为一项更大的业务提供了迄今为止最明确的迹象之一。支持者们希望这是某种“反向石油热潮”的开始，启动一个过程，在这个过程中，世界最终将埋藏的温室气体多于排放到大气中的温室气体。

他们认为，在任何快速削减排放的计划中，采用碳捕获和封存（CCS）都是必不可少的。部分原因是，为世界各地大量的现有基础设施安装二氧化碳捕获设备可能比重建每条管道和工厂都要快且容易。CCS可以成为在某些重工业（如某些化肥、纸浆和钢铁生产）中减少排放的一种特别有用的方法。

但是，如果没有在正确的环境中释放二氧化碳，我们就无法以稳定且经济的方式减少关键商品的生产。CCS节省时间，节省资金，并且风险最低，碳直接公司的首席科学家、前美国能源部化石能源办公室副助理部长弗里曼说。

但反对者坚持认为，这些努力将延长化石燃料工厂的寿命，导致空气和水污染持续存在，并造成新的健康和环境风险，这些风险可能不成比例地损害项目周围的弱势社区，包括埃尔克希尔斯油田附近的社区。“是石油巨头提出并资助了许多这些项目，”中央山谷空气质量联盟执行主任凯瑟琳·格鲁普说，该联盟正在追踪该地区碳储存项目的申请激增。“我们认为这是一种延长企业往常做法并使其在纸面上实现碳中和的方式。”

美国联邦政府从20世纪70年代开始监督注水井。越来越多的公司开始将废物注入地下，这导致了一系列水污染诉讼以及旨在确保清洁饮用水的几项主要法律的通过。

美国环保署制定了各种油井和废物类型的标准和法规，包括用于危险甚至放射性废物的深层一级井和用于普通危险流体的五级井。在2010年，在联邦政府努力为企业捕获更多二氧化碳提供激励措施之际，该机构增加了六级井，用于二氧化碳封存。为了符合条件，拟议的井点必须具有合适的岩石地质，这些岩石可以容纳二氧化碳分子，并位于一层非多孔盖层岩石（如页岩）之下。

储层还需要位于任何地下水含水层之下，以防止其污染饮用水供应，并且必须远离断层线，以减少地震可能打开通往温室气体逸出的通道的风险。碳市场战略起步缓慢。截至2021年末，只有两口六级注水井投入运行，还有22份申请正在等待监管机构批准。

但自那以后，大量提案涌现，提交给了美国环保署以及三个已获得许可自行授权此类油井的州（包括北达科他州、怀俄明州和路易斯安那州）。一个总部位于波士顿的能源政策智库——清洁空气工作组——正在追踪此类项目，该智库表示，目前有200多份申请正在等待批准。变化是什么？2022年的《通胀削减法案》大幅提高了永久储存地质构造中二氧化碳的税收抵免额，从每吨50美元提高到从工业和发电厂捕获的二氧化碳每吨85美元。

当温室气体直接从直接空气捕获设施中捕获时，税收抵免额从每吨50美元提高到每吨180美元，这是一种从空气中吸取温室气体的不同技术。税收抵免允许公司直接减少其联邦税务义务，这可以支付CCS在越来越多的行业中的额外费用。

单独的、两党支持的基础设施法案还为碳捕获示范和试点项目提供了数十亿美元的资金。CRC于2014年成为一家独立公司，当时西方石油公司（世界上最大的石油和天然气生产商之一）将其剥离，以及其许多加利福尼亚州资产。但这家新公司很快陷入财务困境，在2020年申请破产保护，当时在COVID-19大流行的早期阶段，能源需求低迷。

在重组债务、将贷款转换为股权并获得新的信贷额度后，该公司几个月后复苏。次年，CRC创建了一个碳管理子公司——碳恐怖公司——抓住了一个新兴的机会，围绕着将二氧化碳重新封存到地下（无论是为自己还是为客户）发展一项新业务。该公司表示，它也受到帮助推进能源转型和抑制全球气温上升的机遇的驱动。

在1.5销售额时，CRC没有回应麻省理工学院技术评论在其美国环保署申请中的询问。这家总部位于加利福尼亚州长滩的公司表示，每年最初将从埃尔克希尔斯地区的天然气处理设施以及一座计划中的天然气制氢厂捕获数十万吨二氧化碳。气体经过净化和压缩后，再泵入地下。

该公司表示，它已获得初步许可的四口井每年可储存近150万吨二氧化碳，在26年内总容量为3800万吨。CRC表示，这些项目将创造当地就业机会，并帮助该州实现其雄心勃勃的气候目标。“我们致力于支持该州实现碳中和，为所有加利福尼亚人创造更可持续的未来，”CRC首席执行官西斯科·莱恩在一份声明中说，回应美国环保署的初步决定。

然而，这些井只是该公司碳管理计划的开始。根据美国环保署的许可证追踪器，碳恐怖公司已申请在该州开发另外27口用于碳储存的井，其中包括在埃尔克希尔斯开发的两口井。如果这些井都获得批准并开发，它将使这家子公司成为新兴碳储存业务中的主要参与者，并使其获得联邦税收抵免的意外之财。

碳封存项目可以获得12年的美国补贴。如果碳恐怖公司将其申请的31口井中的每口井注入50万吨二氧化碳，

在此期间，这些项目可以获得超过158亿美元的税收抵免。这个数字没有考虑通货膨胀，并假设该公司满足法律的最严格要求，并且所有二氧化碳都来自工业设施和发电厂。如果该公司向井中注入超过该数量的二氧化碳，或者政府补贴的很大一部分来自直接空气捕获，则该数字可能会大幅上升。雪佛龙、BP、埃克森美孚和ADM（一家主要的乙醇生产商）也向美国环保署提交了六级井申请，并且也可能获得大量的IRA补贴。可以肯定的是，获得监管许可需要数年时间，并非每个拟议项目都能推进。最终，相关公司仍需要筹集资金，向污染设施添加碳捕获设备，并在许多情况下，建设需要单独批准的二氧化碳管道。

但根据普林斯顿大学LED重复项目得出的最新数据，增加的IRA税收抵免可能会在2035年之前推动美国每年额外储存或利用2.5亿吨二氧化碳。

“这是一场淘金热，”格鲁普说。“它正被塞进我们的喉咙，是为了实现气候目标。但如果我们没有认真地、真正地首先努力实现这些减排目标，”她补充道，“这仅仅是从其他类型的私人行动中提取出来的，而这些行动是防止危险程度的变暖所必需的。”即使CCS可以帮助总体上降低排放，任何特定项目的净气候效益将取决于多种因素，包括其开发和运行情况以及随着时间的推移，它在复杂互联的能源系统中带来的所有其他变化。

值得注意的是，为工厂添加碳捕获设备并不能捕获所有气候污染。该过程的效率约为90%。因此，如果您使用CCS建造一个新项目，那么相对于现状而言，您增加了排放，而不是减少了排放。

此外，碳捕获过程需要大量的电力来运行，这可能会大幅增加其他地方的温室气体和其他污染物的排放，例如，通过从电网上的天然气发电厂增加发电。此外，增加的税收激励措施可能会使公司有利可图地继续运营化石燃料工厂（即使其他工厂已经关闭），或者让工厂全天候运行以产生更多需要掩埋的二氧化碳。与这些变化相关的未捕获排放可能会减少，甚至消除，将CCS纳入带来的任何碳效益，宾夕法尼亚大学气候与能源政策中心高级研究员丹尼·科林伍德说。但这与碳储存补贴无关。

他说，企业甚至可以使用节省下来的资金来扩大其传统的石油和天然气业务。“这与净气候影响无关，而是与你埋在地下的总吨数有关，”科林伍德说，关于税收抵免。“一项2023年的研究警告了未来几年这种情况可能如何发展。

该研究指出，《通胀削减法案》可能要求美国提供数千亿美元的税收抵免，并对CCS的管道进行了模拟。在研究中探讨的各种情况下，这些项目总共可能实现高达24%的减排，也可能导致高达82%的增排。差异主要取决于激励措施对能源生产的影响程度以及它们延长燃煤和天然气发电厂寿命的程度。

该研究的共同作者、纽特里亚姆大学副教授兼前美国能源部副助理部长艾米丽·格鲁伯强调，监管机构在批准此类提案时必须仔细考虑这些复杂的级联排放影响。她在行业媒体《公用事业潜水》的一篇评论文章中写道：“不认真对待这一点，可能会冒着数万亿美元和数十亿吨温室气体排放的风险，更不用说美国公众的信任和善意了，他们对这些可能至关重要的技术持合理的怀疑态度。”其他国家和地区也在加快碳捕获和封存的努力，作为其更广泛的减排和应对气候变化努力的一部分。

欧盟已投入数十亿欧元来加快CCS的开发，据全球CCS研究所2023年的行业报告，欧盟的目标是在2030年前开发出每年储存5000万吨二氧化碳的能力。同样，日本希望到2050年实现2.4亿吨的目标，而沙特阿拉伯的目标是到2035年实现4400万吨。

该行业贸易组织表示，当时全球共有41个CCS项目投入运行，另有351个项目正在开发中。

几十年来，美国的一些工厂一直在捕获二氧化碳，用于各种用途，包括生产天然气、氨和苏打灰（用于肥皂、化妆品和烘焙苏打）。但清洁空气工作组的碳封存经理特恩格罗夫表示，《通胀削减法案》中增加的补贴使CCS在许多美国工业领域具有经济效益。

S，包括化学品、汽油、化学品、氢气、水泥、石油、天然气和乙醇精炼厂以及钢铁厂，至少处于估计成本范围的低端。在许多情况下，现有补贴仍无法完全覆盖电力生产厂和某些工业设施中 CCS 的额外成本。但更广泛的希望是，这些联邦项目将帮助公司随着时间的推移扩大和优化这些流程，降低 CCS 成本，并使其在更多领域可行。

该集团表示，除了氢气厂的天然气处理外，CRC 表示，捕获的二氧化碳的另一个来源最终可能包括其自身的凯尔电力厂，该厂使用从油田开采的天然气运行。该公司表示，它打算对该设施进行改造，每年减少 500 万吨排放量。尽管如此，其他来源可能包括可再生燃料工厂，这可能意味着生物燃料设施、蒸汽发生器和拟议的直接空气捕获工厂，该工厂将由碳清除公司开发，根据 EPA 的说法。

一份备案文件。碳恐怖组织是财团的一部分，该财团包括北克莱姆工程公司和南加州天然气公司，该公司提议在克恩县（即埃尔克山油田所在地）开发一个直接空气捕获中心。2023 年，能源部向所谓的“加州甲板中心”拨款近 1200 万美元，用于进行工程设计研究。

直接空气设施 CCS 可能是对难以清理的重工业的有用工具，但这在很大程度上并非 CRC 提议的内容，加利福尼亚州德拉诺市关注种族、贫困和环境的中心（一个环保倡导组织）的法律主任伊塔利亚·奥西说。最初的来源将是埃尔克山油田本身以及最初提炼天然气的工厂，他表示这只会延长克恩县石油和天然气产业的寿命，这与我们面前关于我们应该如何应对气候危机的证据相悖。该项目的批评者还担心，其中一些设施将继续产生其他类型的污染物，例如挥发性有机化合物和细颗粒物，而该地区已经受到严重污染。

一些分析表明，在某些情况下，添加碳捕获过程会减少这些其他污染物，但批评者认为，不能信任石油和天然气公司以减少污染到保护邻近社区所需水平的方式运营此类项目。尽管如此，从州一级到全球范围的各种研究都得出结论，CCS 可能在足够快地减少温室气体排放以减轻气候变化的全球危险方面发挥重要作用。加利福尼亚州正大力依赖从工厂捕获碳或通过各种手段从空气中去除碳，以实现其 2045 年的气候中和目标，目标是在 2030 年达到 2000 万公吨，到本世纪中叶达到 1 亿公吨。

该州主要的应对气候变化的监管机构——空气资源委员会——宣布，没有碳清除，就不可能实现碳中和。联合国气候小组最近的报告也强调，碳捕获可能是减少水泥和化学品生产排放的关键缓解方案。该机构正在模拟限制全球变暖至 1.5 摄氏度的研究情景。

他们将工业化前水平依赖于大量的 CCS，包括本世纪从使用生物质能减少供热和发电的工厂捕获的数十亿到数百亿吨二氧化碳，这一过程被称为生物能源与碳捕获（BECCS）。国际能源署指出，如果不进行碳捕获，要实现全球气候目标，就需要在世界约四分之一的化石燃料工厂达到典型的 50 年寿命之前将其关闭。这是一个昂贵的提议。

弗里曼说，当捐助者、投资者、行业、行业协会甚至国家最终抵制时，每个人都会得出相同的结论，那就是你需要它。劳拉·奥亚负责克恩县规划和自然资源部，她拒绝就 CRC 的埃尔克山项目发表意见，而当地监管机构正在对此进行审查，但她大力支持 CCS 项目的开发，称其为帮助她所在地区恢复损失的税收收入和就业岗位的一种方式。随着该州通过更严格的法规使该地区的石油公司倒闭，县官员提议开发一个超过 4000 英亩的碳管理公园，其中可能包括带有碳捕获组件的氢气、钢铁和生物乙醇设施。

一项 2023 年的经济分析发现，该园区及相关活动可创造超过 22000 个就业岗位，并产生超过 8800 万美元的销售税和房产税。在高端情景下，经济上困难的县和城市避免了广告，认为采用碳捕获还可以使该地区避免搁浅资产问题，在这种问题中，主要雇主被迫关闭昂贵的电力生产线、炼油厂和采矿厂，而这些工厂原本可以继续运营数年甚至数十年。我们是加利福尼亚州最大的石油生产商，也是全国第七大石油生产商。

他说：“我们拥有数万亿美元的基础设施。认为所有这些都应该被放弃，这似乎不是设计经济的深思熟虑的方式。”但批评者担心，保留它仅仅意味着为这些项目周围的贫困、不健康和边缘化社区制造新的危险。在 2022 年致 EPA 的信中，生物多样性中心提出了这种可能性，即被隔离的二氧化碳可能会从井或管道中泄漏出来，从而导致气候变化并损害当地居民。这些担忧并非没有根据。

2020 年 2 月，丹瑞企业公司一条绵延 100 多英里，连接密西西比州和路易斯安那州的德尔塔管道破裂，释放出超过 30000 加仑的液化石油气。这迫使数百人撤离家园，数十人被送往当地医院，一些人呼吸困难，另一些人昏迷不醒，口吐白沫。正如《哈灵顿邮报》在一篇调查性文章中详细介绍的那样，一些车辆也停止运行，因为空气中的二氧化碳取代了氧气，而氧气对于内燃机来说是必不可少的。

在过去的二十年中，还发生过多次二氧化碳泄漏事件，在怀俄明州盐溪油田的强化采油项目中，从 1800 年代后期开始，各种运营商钻探、废弃、封堵和重新封堵了该地点数千口井，其质量、可靠性和文件记录程度各不相同，根据自然资源保护委员会的说法。2004 年持续的泄漏平均每天限制了数千立方英尺的天然气，而 2016 年二氧化碳和甲烷的泄漏迫使油田附近的一所学校将其课程转移到当年剩余的时间。一些人担心，类似的问题也可能出现在埃尔克山，埃尔克山可能成为美国第一个在枯竭油田开发的碳封存项目。

据《洛杉矶时报》2022 年进行的一项调查和公共诚信中心的调查，几十年来，公司在该地点钻探和运营了数千口井，其中许多井已经闲置并未封堵多年。奥西认为，CRC 和县官员要求克恩县居民充当未经证实的、极其危险的 CCS 用例的测试对象，加剧了该地区已经面临的健康风险，无论埃尔克山项目是否推进，迫在眉睫的碳储存热潮很快就会迫使许多其他地区应对类似的问题。还有待观察的是，公司和监管机构能否充分解决社区的担忧并证明建模研究中预测的气候效益是否会在现实中实现。您正在收听的是麻省理工学院技术评论的气候变化和能源部分，作者是詹姆斯·坦普尔，对吧？世界正处于碳储存热潮的边缘。本文发表于 2024 年 6 月 12 日，由马丁·B·卡农为 Noa 朗读。