这家公司获6.5亿美元投资，直接空气碳捕集技术商业化来临

撰文 | 张书铭

编辑 | 郭郭

→这是《环球零碳》的第136篇原创

环球零碳

碳中和领域的《新青年》

摘要：近日，瑞士碳捕获初创公司Climeworks获得了6.5亿美元的融资，这是二氧化碳移除领域有史以来最大融资额。由于直接空气捕集（DAC）技术昂贵的成本，不少专业人士对此技术的商业化可行性一直存在争议。但一些知名公司和资本围绕DAC技术纷纷布局。直接空气捕集技术到底是解决碳排放的终极大招还是单纯的纸上谈兵？

科学家发现，要在21世纪末实现将全球平均升温控制在1.5℃之内的目标，必须采取负碳排放措施。这些措施包括森林碳汇、生物能源碳捕获和封存（BECCS）、电力和工业来源碳捕获和封存/利用（CCS/CCUS）、直接空气CO2捕获（DAC）等。

4月4日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的最新报告也表示：“如果全球气温暂时超过1.5°C，就需要去除二氧化碳，以降低大气中 CO2的浓度，从而使全球气温回落。”换言之，完成该目标需要碳捕获技术的支持。

所以，作为负碳排放的重要技术，DAC的大规模应用对于气候调控具有重要意义。

美国能源部在2021年11月启动的 "负碳计划 "，也把DAC技术作为重点发展目标，目的是在十年内使DAC的成本低于100美元/tCO2。在美国，捕集成本低于200-250美元/tCO2已经具有商业上的吸引力，因为那里的设施能够获得加州LCFS信贷（约200美元/tCO2）和45Q（50美元/tCO2）等税收减免。

最近，围绕DAC技术的布局和资本运作，一些知名公司动作频频。

那么，直接空气捕集（DAC）技术行业现状以及未来市场潜力到底如何？当前还存在哪些技术痛点？

01

知名公司纷纷布局，DAC具备商业价值

今年3月，西方石油公司拟定了一项关于推进其清洁能源转型业务的计划，其中包括投资8亿至10亿美元建设一个碳捕获设施，用以直接捕获空气中的二氧化碳。作为能源转型战略的一部分，这些投资将包括三个碳封存中心，这些中心将在2025年前上线，并在2035年前建成70个直接空气捕获设施。

通过碳捕捉，可以让西方石油公司换取一定数量的碳信用额度，然后用于出售。西方石油首席执行官Vicki Hollub对投资者表示，这一计划也可以成为公司新的增值业务。

4月5日，瑞士碳捕获初创公司Climeworks筹集了6.5亿美元，以扩大其直接空气捕集二氧化碳技术的发展布局。加上这一轮，Climeworks已经筹集了超过8亿美元的资金。Climeworks获得的6.5亿美元也是是国际上二氧化碳移除公司有史以来筹集的最大资金。投资者名单包括私募股权集团Partners Group，以及长期资本的管理者，如Baillie Gifford和Swiss Re。

在过去的一年里，Climeworks与一些国际金融集团签署了为期10年的碳捕获购买协议，包括瑞士再保险公司、波士顿咨询公司BCG、世界上最大的家族式私人银行和资产管理集团LGT以及英国养老保险公司Rothesay。同时，比尔及梅林达-盖茨基金会投资的Carbfix公司也与Climeworks有着紧密的合作，Carbfix从Climeworks采购碳捕集设备为地热发电厂进行二氧化碳的捕集。

Climeworks最近还与施华洛世奇签订了为期5年的合作协议。

Climeworks是为数不多的提供DAC技术的初创公司之一，它目前在冰岛经营着世界上最大的直接空气捕集厂。Climeworks技术的工作原理是将大量的空气移到能够过滤掉二氧化碳的特殊化学品上，类似于磁铁吸引铁质填料。然后，新的化合物被加热到高温，释放出纯净的二氧化碳流，可以被注入地下。

到目前为止，该工厂每年能捕获约4000吨，大致相当于欧洲600人的年排放量。如果要为到2050年实现全球气候目标所需的数十亿吨负排放做出有意义的贡献，这家初创公司需要迅速成长。

图片来源：Climeworks linkedin

据首席执行官Christoph Gebald称，Climeworks将利用这些资金在未来三年内建造一个4万吨的捕获工厂。目标是到2030年每年捕获超过100万吨的二氧化碳。"当被问及下一个工厂的可能地点时，他说："冰岛是最受欢迎的，因为它的地质条件很好。但挪威、阿曼，甚至北美的某些地方也是选择。

02

DAC的技术原理

主流的直接空气捕集（DAC）技术主要分为两类：固体DAC和液体DAC。

固体DAC（S-DAC）是以固体吸附剂作为过滤器，通过吸附/解吸循环过程运行。吸附是在室温下进行的，而解吸则是通过温度-真空摆动过程进行的，其中二氧化碳是在中温（80-100OC）下释放的。一个单一的吸附/解吸装置每年有五十吨左右的二氧化碳的捕获能力。

液体DAC（L-DAC）是通过化学溶液（如氢氧化物溶液），从而去除二氧化碳，基于两个封闭的化学循环。第一个循环发生在一个称为接触器的装置中，它使大气中的空气与捕捉二氧化碳的碱性水溶液（如氢氧化钾）接触。第二个循环是在一系列高温（300°C至900°C之间）操作的单元中，将捕获的二氧化碳从溶液中释放出来。一个大规模的L-DAC工厂可以从大气中捕获大约100万二氧化碳/年。

固体DAC和液体DAC的原理示意图

来源：IEA

固体DAC（S-DAC）的优势在于初期资本投入相对较小，并且不会像液体DAC有大量的污水排出造成污染，以及固体吸附剂成本更低，可以只用低碳能源来维持运作。

但是劣势在于系统属于能源密集型，并且由于固体吸附剂的失活，需要定期更换固体吸附剂来维持二氧化碳捕集能力，从而增加了人工维护成本。

液体DAC（S-DAC）的优势在于可以建设大规模二氧化碳捕集工厂，有更大的碳捕集能力。并且可以借助现有的工厂设备以及商业化溶剂。

但液体DAC属于资本密集型，建设成本高。并且目前仍然依靠天然气燃烧进行溶剂再生（未来有可能实现完全电气化）。

03

限制DAC发展的制约因素

除了Climeworks，加拿大的Carbon Engineering公司也在DAC行业比较知名。

这两家公司几乎是在十年前同时成立。两家公司分别作为固体DAC（S-DAC）和液体DAC（L-DAC）技术的商业代表。Carbon Engineering是Climeworks的直接竞争对手，该公司与西方石油公司合作，试图建立一个百万吨级的捕集厂。这将需要先期筹集数亿美元用于建设，然后每年筹集数千万美元用于运营。该公司最近在路易斯安那州租赁了土地，那里的有利地质条件将使其能够埋藏二氧化碳。但Carbon Engineering则没有Climeworks那么幸运，一直在挣扎。它最近宣布了领导层的变化，将联合创始人Graciela Chichilnisky从首席执行官的位置上推开，以克服管理问题。

成本居高不下一直以来是限制DAC技术商业化发展的根源。IEA在最新发布的一份报告中表示，大气中的二氧化碳比发电厂或水泥厂的烟气中的二氧化碳要稀薄得多，这就直接导致了相对于其他二氧化碳捕集技术和应用，DAC的能源需求和成本更高。

成本和能源需求因技术类型（固体或液体）、能源来源（燃料、电力或两者）以及捕获的二氧化碳是否将被地质储存或在低压下立即使用而有所不同。对于二氧化碳的储存，二氧化碳需要在非常高的压力下被压缩以注入地质构造中。这一步增加了工厂的资本成本（由于需要额外的设备，如压缩机）和运营成本（运行压缩机）。

影响捕集成本的其他相关因素包括部署的规模，当DAC由可变的可再生能源供电时，工厂的负荷率，以及能源的碳强度。能源的碳强度是决定捕集成本和清除成本之间差异的主要因素，后者估计为从大气中清除每吨二氧化碳的成本。

根据IEA估计，大规模应用（1 MtCO2/年）的DAC捕集成本在125-335美元/吨二氧化碳之间。低热能和电力价格可以将通过DAC捕集的预计成本降低到略高于100美元/tCO2的行业目标。如果使用某种形式的碳定价方案对捕获的排放进行货币化，DAC的平准化捕获成本可能远远低于100美元/tCO2。此外，一个高于160美元/tCO2的碳价格可以使基于DAC的捕集有利可图。

04

未来潜力

由于DAC技术在工厂选址上有着很高的灵活性，在可再生能源潜力大的地区，使用最佳的发电和供热技术，到2030年，DAC成本可以降到100美元/tCO2以下。中东和中国与欧洲、北非和美国一样，可能是部署DAC成本最低的地区之一。然而，成本下降到这些水平的潜力将在很大程度上取决于对创新和部署的公共和私人支持的增加。

除了政策以及资金的大力加持，对技术研发所带来的产业升级抱有的期望也是巨大的。

对于液体直接空气捕集（L-DAC）来说，预期成本降低的关键在于一个的核心设备：空气接触器。虽然该设备是基于商业冷却塔技术，但其预期的成本降低来自于对标准商业设计的一些修改，包括填料的几何形状（允许溶剂和空气之间的交叉流动交换）和深度（减少压降，增加填料的润湿，从而提高性能）。

对于固体直接空气捕集（S-DAC），技术供应商期望在中短期内将成本降低三倍到六倍。

图说：DAC技术成本下降的潜力

来源：IEA

据东京大学的Takeshi Tsuji教授说：“由于环境空气无处不在，直接空气捕集有可能成为一种无处不在的碳捕集和储存手段，可以在许多偏远地区，如沙漠和海上平台实施。这对于降低运输成本和确保社会接受度都很重要。”

哥伦比亚大学全球能源政策中心的高级研究学者Julio Friedmann说，把DAC看作是一个 "安全阀 "或 "后盾"，是对我们必须采取的其他重要行动的补充。

在短期内，DAC技术的大规模示范将需要有针对性的政府支持，而长期的部署机会将与强大的二氧化碳市场机制和核算框架密切相关。增加投资和政策支持对于在这十年中扩大DAC的部署是至关重要的。这种支持将以降低成本、完善技术和提高全球对DAC支持净零碳排放目标的技术和经济潜力的理解为目标。

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参考资料：

[1]https://www.nny360.com/news/climeworks-raises-650-million-in-largest-round-for-carbon-removal-startup/article_15ef0f42-04d3-5ed8-a7a4-89ef7adaff61.html

[2]https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-03-05/bill-gates-investment-in-carbon-removal-tech

[3]https://www.iea.org/reports/direct-air-capture-3

[4]https://finance.yahoo.com/news/ceos-occidental-worley-building-world-134800421.html?guccounter=1&guce_referrer=aHR0cHM6Ly93d3cuZ29vZ2xlLmNvbS5oay8&guce_referrer_sig=AQAAAJ5iVLxIhOXzdd5FPbP3K5BcvGjiFRPiH5q8IRdV_eHz04wMYNufzd6iL1sl4ShHdETXrG9ZbuKWnQg2lija-8BpqKuT6-u7F-f1Be9srElR3jWsRAKk8dBsW0xSxyaBTNRVmpJRz1PhweA2afh4N5N05KGkW7VaaH7VmA6O5Dlk

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