編譯 陳講運
從空氣中提取吸熱二氧化碳並將其轉化為有用的產品，這一概念被稱為碳捕獲和利用，具有提供環境和經濟效益的潛力。
根據一些樂觀的估計，到 2030 年，CCU 可以產生超過 8000 億美元的年收入，同時將改變氣候的二氧化碳排放量減少多達 15%。捕獲的 CO 2可用於製造混凝土和其他建築材料、燃料、塑膠以及工業、農業、醫藥和其他地方使用的各種化學品和礦物。
但這些產品中的哪一種對氣候最有幫助？到目前為止，還沒有比較全面的潛在 CCU 衍生產品的氣候效益的綜合研究。
密歇根大學的一項新研究透過分析三類（混凝土、化學品和礦物）中捕獲的二氧化碳的 20 種潛在用途，並按氣候效益對它們進行排名，從而填補了這一關鍵空白。之前的研究表明，到 2050 年，使用 CCU 製造這三類產品有可能每年消耗多達 6.2 吉噸的二氧化碳。
UM 研究人員發現，在他們分析的 20 條“CCU 途徑”中，只有 4 條——兩條使用 CO 2製造混凝土，兩條使用 CO 2製造化學品——產生淨氣候效益的可能性超過 50%。淨氣候效益意味著使用 CCU 技術避免的排放量超過捕獲 CO 2和製造最終產品時產生的排放量。
該研究由密歇根大學環境與可持續發展學院和密歇根大學機械工程系可持續系統中心的研究人員進行，於 8 月 22 日線上發表在《環境科學與技術》雜誌上。
主要作者、密歇根大學可持續系統中心前博士後研究員Dwarak Ravikumar說：“全球規模 CCU 運營的決定將需要指導確定產品，以最大限度地利用捕獲的 CO 2的氣候效益。”能源實驗室。
“我們的排名將有助於優先考慮具有最大氣候效益的產品的研發戰略，同時避免產生重大氣候負擔且幾乎沒有改進希望的途徑，”Ravikumar 說。
新研究還表明，目前，如果將風能等可再生能源產生的電力提供給電網以抵消化石燃料排放，而不是用於製造 CCU 產品，則通常會帶來更大的氣候效益。研究作者表示，隨著化石燃料的逐步淘汰，這種情況將隨著時間的推移而改變。
“目前，與投資許多 CCU 技術相比，透過使用可再生能源替代化石燃料發電來減少碳排放的機會更大，”該研究的合著者、可持續系統中心主任 Greg Keoleian 說。 .
“這項研究對於優先考慮和指導 CCU 技術的未來開發和部署非常重要，特別是在能源供應脫碳的情況下，”Keoleian 說。
在碳捕獲和利用中，二氧化碳氣體可以從發電廠和水泥廠等設施的煙道氣中提取，也可以透過稱為直接空氣捕獲的過程從環境空氣中去除。在 UM 研究中，假設二氧化碳是從天然氣發電廠捕獲的。
在他們的研究中，密歇根大學的研究人員確定了製造 CCU 產品所需的材料和能源的生命週期二氧化碳足跡，然後將這些值與製造這些產品的傳統版本所需的材料和能源進行了比較。他們開發了一個氣候投資回報指標來對 CCU 產品進行排名和優先排序。
產生淨氣候效益的可能性高於50%的四個 CCU 途徑包括兩種使用二氧化碳混合混凝土的方法，一種透過二氧化碳加氫生產甲酸的方法，以及一種從甲烷中製備一氧化碳的方法.
甲酸在牲畜飼料中用作防腐劑和抗菌劑，用於鞣製皮革和染色紡織品。一氧化碳用於各種工業過程，包括合成化學制造和冶金。
“雖然我們強調了四項技術，但我們研究中涉及的許多其他技術將在正確的邊界條件下提供氣候效益，並將產生我們需要的產品。只是實現這些好處的選擇更加有限。在這項研究中，這表現為氣候效益的可能性，”研究合著者、密歇根大學機械工程教授兼全球 CO 2倡議主任沃爾克·西克說。
CCU 與碳捕獲和封存 (CCS) 不同，CCS 涉及吸收二氧化碳並將其埋在地下。
環境科學與技術論文的另一位作者是可持續系統中心的 Shelie Miller，她是環境與可持續發展學院的教授，也是密歇根大學環境專案的負責人。
該研究得到了基於 UM 的全球 CO 2倡議、可持續系統中心、環境與可持續發展學院以及 UM 工程學院的藍天計劃的支援。基於 UM 的全球 CO 2倡議的使命是讓碳捕獲和利用得到認可並作為主流氣候解決方案實施。
