2015年，国际石油公司壳牌将开始捕获超过一百万公吨的无味无色气体，即二氧化碳。这些二氧化碳将来自艾伯塔省萨斯喀彻温堡附近的三个巨型机器，这些机器生产氢气，将沥青转化为可销售的石油。一旦捕获，二氧化碳将通过管道输送到一个地点，在那里它将被埋在地下两公里多深的多孔砂岩地层中。这个碳捕获与封存项目，名为Quest，将成为世界上第一个由石油生产行业运营的项目，并将加入少数几个正在运行的技术示范项目之列，如果人类要避免灾难性的气候变化，这项技术可能至关重要。
碳捕获与封存（CCS）“是大幅减少温室气体排放的最快方法，”壳牌加拿大Quest项目商业主管伦·海克尔认为。海克尔表示，壳牌及其合作伙伴开展该项目是为了减少公司的碳足迹，推进技术并利用政府资金。
但Quest项目是一项似乎陷入停滞的技术的罕见例子，就像二氧化碳被泵入地下后一样。行业组织全球碳捕集与封存研究院的2012年调查发现，尽管今年宣布了九个新项目，但此前宣布的八个项目失败了，使全球碳捕集与封存项目总数达到75个。在这75个项目中，有8个正在实际运行，每年储存约2300万公吨二氧化碳，略高于巴林的年排放量，其中大部分来自天然气加工以去除二氧化碳，从而使燃料可以燃烧。
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尽管起步缓慢，“碳捕集与封存是当今存在的一项真实技术，”研究所首席执行官布拉德·佩奇认为，并补充说，要实现廉价地控制全球变暖的任何全球目标，都需要这项技术。国际能源署估计，到本十年末，世界需要100多个运行中的碳捕集与封存项目——每年储存约2.7亿公吨二氧化碳——以防止全球变暖超过全球平均气温升高2摄氏度，因为全球超过80%的能源仍然来自化石燃料。或者，正如佩奇补充说，这关系到经济学：“如果我们不在2050年前启动并运行碳捕集与封存，世界能源消费者将面临非常巨大的电费风险。”
中国的机会
美国曾经是碳捕集与封存实验的世界领导者，范围从将二氧化碳注入地下以冲洗旧油井中的石油，到运行西弗吉尼亚州登山者发电厂的世界首个碳捕集与封存联合装置。但是，由于缺乏国家立法来限制温室气体排放，加上当地监管机构未能批准客户来源的资金，登山者的实验于2011年结束。“硬件仍然有待开发，”美国电力公司新技术开发和政策支持主管、拥有并运营登山者燃煤电厂的公用事业公司化学工程师加里·斯皮茨诺格尔说。“我们关闭了它并将其搁置，以防有人想重复使用它。”
这种情况不太可能很快发生——或者正如斯皮茨诺格尔所说：“必须有比仅仅对做这件事的深刻科学着迷更充分的理由。”美国正在开展新项目——阿拉巴马州的巴里工厂项目正在捕获二氧化碳并将其埋在旧油田中，并且在密西西比州肯珀县正在建设一座新的配备碳捕集与封存技术的燃煤电厂。但美国燃煤电厂碳捕集与封存的进展已经放缓，主要原因之一是：天然气。
由于廉价天然气的供应增加，燃煤电厂正在关闭，这主要是由于水力压裂，这正在宾夕法尼亚州马塞勒斯页岩地层等地区开辟新的燃料矿藏。这对全球气候来说是个好消息，因为燃烧天然气排放的二氧化碳大约是燃烧煤炭的一半。但这对气候来说也是坏消息，因为燃烧天然气仍然会排放二氧化碳。“已探明的碳氢化合物足以让我们燃烧它们，从而烤焦地球，”尼古拉斯·斯特恩勋爵去年12月在德班气候会议上与这位记者讨论碳捕集与封存时说。“你可以进行碳捕集与封存，否则你就无法实现2摄氏度的目标。”
由于美国页岩气革命，全球大部分新的碳捕集与封存项目都在中国，中国希望成为该技术的领导者。碳捕集与封存甚至悄然进入了共产党第十二个五年规划。全国正在开发11个项目，范围从先进的燃煤电厂到将煤转化为液体燃料的化工厂。
中国人甚至正在考虑投资德克萨斯州的一个碳捕集与封存项目，称为德克萨斯州清洁能源项目。但那里的关键，与大多数正在进行的项目一样，不是排放者想要避免的二氧化碳污染价格，而是用于帮助从地下开采更多石油的二氧化碳价格——这个过程被称为“提高石油采收率”，考虑到世界对石油的渴求，这是一个潜在的巨大市场。
石油来救援？
二氧化碳已被用于冲洗德克萨斯州地下难以开采的石油。但它通过管道从科罗拉多州天然形成的二氧化碳地层输送了800多公里，这可能非常昂贵。来自附近碳捕集与封存装置的二氧化碳可能会降低二氧化碳的价格，将一些温室气体储存在地下，作为一种意想不到的附带好处。
当然，提高石油采收率也可以用蒸汽来完成，这就是为什么仍然需要捕获方面的突破，以使二氧化碳更便宜。这项工作涵盖了从高级研究计划局能源项目到X大奖基金会努力筹集资金以启动碳捕获奖项的所有内容，据该基金会能源和环境奖项组高级主管克里斯托弗·弗兰吉奥内称。
当该工艺应用于天然气发电厂时，尤其需要降低捕获成本。就目前情况而言，美国环境保护署对新发电厂的温室气体排放限制设定在新燃气发电厂排放水平，因此没有监管激励措施在燃气发电厂上安装碳捕集与封存技术。但如果世界要避免大气中温室气体浓度增加，在某个时候就需要这项技术，这就是为什么总部位于法国的碳捕集与封存技术提供商阿尔斯通公司正在挪威的蒙斯塔德工厂对此进行调查。登山者示范项目中的冷冻氨工艺将用于从燃烧天然气中捕获二氧化碳。“技术已经存在，而且可以做到，”阿尔斯通政府事务副总裁鲍勃·希尔顿认为。
与此同时，推动该技术向前发展的唯一组合似乎是用于提高石油采收率的碳捕集与封存，尽管石油并非完全是碳中性燃料。因此，壳牌在艾伯塔省的13.5亿美元碳捕集与封存项目，艾伯塔省和加拿大政府承担了一半以上的费用，以换取数据和经验教训的分享。
该项目将使用壳牌自1950年代以来一直使用的胺化学来分离天然气中的二氧化碳和其他杂质。甲基二乙醇胺吸收二氧化碳，然后在加热时释放二氧化碳，这是一个能源密集型步骤，也是碳捕集与封存仍然不常见的主要原因。捕获的二氧化碳约占整个运营产生的温室气体的35%。
该计划是将捕获的二氧化碳注入可追溯到寒武纪时期的砂岩中，至少持续25年。“壳牌没有计划参与Quest项目的[提高石油采收率]，”壳牌的海克尔说。毕竟，今年4月，另一个在艾伯塔省油砂中的碳捕集与封存项目被搁置，原因是缺乏捕获的二氧化碳的买家，据该项目的支持者称。
市场的缺乏将继续减缓到本十年末建设100个碳捕集与封存项目的任何努力。碳捕集与封存研究所的佩奇认为，“这不是一项已经死亡的技术，它还活着。它正在向前发展，但面临一些逆风。”然而，这种冲击表明，该技术的开发和部署可能过于缓慢，无法显着应对气候变化。
“当我们最终部署时，我们将不得不更快地部署它，但这并非不可能，”阿尔斯通的希尔顿认为。“我对行业能够做到这一点仍然非常乐观。”如果世界喜欢煤炭、石油甚至天然气，并希望继续燃烧化石燃料，那么碳捕集与封存可能是同时减缓大气中温室气体浓度增加的唯一方法。