随着全球对气候变化问题的日益重视,越来越多的国家和地区开始制定碳中和目标,并加大对碳捕集、利用与封存(CCUS)等技术的投入。DAC技术作为CCUS技术的重要组成部分,将受益于这一趋势,迎来快速发展。
IEA研究表明,在2050年净零排放情景中,到2030年直接空气捕集技术(DAC)需要捕集超过8500万吨二氧化碳,到2050年捕集约9.8亿吨二氧化碳。
今年3月,直接空气捕集联盟(DACC)与碳市场情报和解决方案咨询公司AlliedOffsets合作发布了全球DAC部署地图,据该地图统计目前全球所有DAC项目个数达到78个(含规划、建设、在运营项目),总规模为534.6万吨二氧化碳/年。其中,所有项目中,在建和在运营项目有54个,这些项目由全球范围内36家企业主导建设和运营,按照项目总规模排序榜单如下:
由上表可以看出,1PointFive、Carbon Engineering和Climeworks三家公司的项目总规模要显著高于其他企业,尤其是一众捕集总规模小于1000吨每年的实验、验证性项目运营方。并且他们在DAC技术和业务发展过程中也得到了来自政府和不同投资方的支持。
比如,西方石油公司(Occidental)的子公司1PointFive,在德克萨斯州运营着大型DAC中心,采用Carbon Engineering开发的技术,该技术利用氢氧化钾(KOH)溶液从空气中吸收二氧化碳,完成捕集后的吸附剂可通过加热恢复原状并用于再次捕集,而纯二氧化碳则被提取并储存起来,可用于制造混凝土或其它产品。
另外,有着普华永道、埃森哲、经济学人、H&M、施华洛世奇、shopify等一众大牌客户的Climeworks是当前的明星公司和最大在运行项目运营商。但在1PointFive和Carbon Engineering 10万吨级项目开始运营后,Climeworks在项目规模上的领先地位将被超越。
2024国际新增DAC项目(部分)
(一)德国慕尼黑公司Phlair直接空气捕集(DAC)工厂
利用其基于水解器的直接空气捕集(DAC)二氧化碳技术彻底改变碳去除方式,从而实现可扩展且经济实惠地在空气中捕获二氧化碳。今年9月,Phlair获1450万欧元(约合1.12亿人民币)的投资,该公司将加速开发两座260吨二氧化碳/年的Electra 01和 Electra 02工厂。本轮融资还为其第一家大型 >20000吨二氧化碳/年的商业工厂Dawn奠定了基础,该工厂计划于2026年上线。
(二)初创公司Heimdal建立Bantam项目,并开设美国最大的空气碳捕获设施
今年8月,开发经济可行且规模化的碳捕获解决方案的初创公司Heimdal宣布其在俄克拉荷马州北部奥塞奇县希德勒镇附近开设了美国最大的空气碳捕获设施,并于当日开始正式运营。今年1月23日,Heimdal宣布与美国碳管理解决方案商CapturePoint LLC建立合作伙伴关系,并将首个DAC设施命名为Bantam项目。
(三)Concho:全球首个完全依靠风电运行的DAC项目
今年11月,碳捕捉、碳去除企业Return Carbon & Verified Carbon宣布,将在美国德克萨斯州汤姆格林县建造“Concho项目”,这将是全球首个完全依靠风电运行的DAC项目。其将利用DAC技术,以及现场地质碳储存来捕获和永久去除空气中的二氧化碳。该项目计划在2030年之前,每年去除5万吨二氧化碳,扩建后每年去除50万吨。
(四)HIF Global使用直接空气捕捉(DAC)设备结合绿氢生产甲醇及汽油
今年12月,全球绿色氢气合成燃料生产商HIF Global已开始在其位于智利哈鲁奥尼(Haru Oni)工厂安装直接空气捕捉(DAC)设备,预计2025年第一季度完成组装。工厂现场使用西门子PEM电解槽生产可再生氢气,电力来源于一台3.4MW的西门子歌美飒风力发电机,随后将氢气与空气捕捉的CO2结合,生产甲醇,再经过进一步加工生成汽油。该项目DAC技术由HIF Global及其合作伙伴保时捷(Porsche)和大众(Volkswagen)自主开发,每年能够从大气中捕捉600吨CO2。
除碳捕集技术企业以外,也有RR、保时捷、法国电力公司(资方)等传统行业巨头作为项目的投资运营方参与这一领域。参与的原因除抵扣自身的碳排放之外,或许也有押注DAC技术在成本降低后极大商业潜力的意图。
鉴于DAC行业已发生10亿美元以上的投资并购案例(西方石油以11亿美元收购Carbon Engineering),可以预期未来将会有更多行业外企业以投资、合作等方式进入这一领域。
虽然目前大部分DAC工厂的规模较小,但已有全球领先的几家企业宣布计划扩大其规模,如瑞士Climeworks公司计划2030年达到百万吨碳去除能力,到2050年达到亿吨碳去除能力,美国1PointFive公司计划到2030年实现5530万吨规模,美国CarbonCapture公司计划到2030年实现500万吨规模。若要实现碳中和目标,未来需要部署更大规模的DAC工厂,到2030年达到百万级别,到2050年达到十亿吨级。
除了国际各大企业对DAC的持续加码,直接空气捕集(DAC)技术在2024年继续获得各国政府相关激励和扶持政策:
英国能源安全与净零排放部公布了“直接空气捕集和温室气体去除创新计划”的第二阶段资助的DAC项目如下:
① 由Cambridge Carbon Capture Ltd(直接空气捕碳技术公司)领导,位于英格兰东部的“二氧化碳直接空气捕集与矿化(DACMIN)”项目获得300万英镑资助,该项目将利用该公司的专利技术CO2LOC,打造一座CO2直接空气捕集的试点工厂,年捕集量预计达100吨。
② 由CO2CirculAir B.V.(直接空气碳捕集技术公司)领导,位于荷兰/北爱尔兰的“智能直接空气捕集(SMART-DAC)”项目获得294万英镑资助,将开发一种创新的CO2捕集技术,通过膜气体吸收和液体吸收剂的结合,实现从空气中直接捕集CO2。CO2CirculAir的智能缓冲系统确保这一过程能够24小时不间断地进行。
③ 由Mission Zero Technologies Ltd(直接空气碳捕集技术公司)领导,位于英格兰东南部的“通过创新排放物增值实现直接碳去除(DRIVE)”项目获得300万英镑资助,建设、交付并运营一座年处理能力为120吨CO2的DAC试点工厂,该工厂基于Mission Zero的专利技术,采用高效、无热耗、可持续运行的DAC系统。
④ 由NNB Generation Company Limited(核电厂)领导,位于伦敦的“核电站驱动的DAC项目”获得300万英镑资助,该项目将与诺丁汉大学、斯特拉塔技术公司等共同开发并建设一座创新的热驱动DAC示范工厂,计划未来与塞兹维尔C核电站项目实现一体化,若该示范工厂成功扩大规模,可利用约400兆瓦热的核电站热量,每年捕集高达150万吨的CO2。
⑤ 由埃克塞特大学领导,位于英格兰西南部的“海洋碳捕集与利用研究(SeaCURE)”项目获得300万英镑资助,该项目将利用碳循环的自然机制来加速从大气中去除CO2的过程。项目利用由大气中CO2浓度上升所产生的大气-海洋二氧化碳梯度,通过一种创新的技术从海水中去除超过90%的CO2。
相比较国外DAC的快速发展,国内DAC技术起步较晚,但也取得了较为明显的进展。
早在2021年8月,由霖和气候科技研发设计并建设运营、拥有自主知识产权的亚洲首套直接空气捕集CO2重大技术装备——干湿法DAC工程示范装置投入运营,并于2022年成功通过一年的满负荷可靠性运行,截至目前已正常运行3年。2024年,公司在百吨级DAC装置的研发中取得阶段性进展,并与特变电工、国家电投等企业建立战略合作关系,共同推进DAC技术在国内快速规模化发展。