根据艾斯本技术公司（Aspen Technology）最近完成的两项调查，碳捕集与封存（CCS）是可持续发展领域的三大热门投资领域之一，此外还有能源效率和氢经济。

直到大约五年前，由于倡导者和创新者无法实现所需的经济和技术突破，CCS一直被忽视。在AspenTech最近对340家全球公司进行的可持续发展调查中，65%的能源和化工公司表示，他们已经在投资或积极计划投资CCUS（碳捕集、利用与封存）。到底什么改变了？

1.     碳捕集与封存经济学

改变的一件事是碳捕集与封存的基本经济计算。根据碳税规定，每捕集和封存一吨CO₂，从排放中去除CO₂的价值约为75美元，因此项目马上就有吸引力。

此外，技术革新也削弱了碳捕集与封存的“绿色惩罚”。工艺和流程安排变得更加高效。新的溶剂已经发明。延长溶剂使用寿命的更好方法已经开发出来。像沸石这样的固体也进入了人们的视野。

人类也取得了一些真正的突破。Heliogen首席执行官兼碳捕集公司（Carbon Capture Inc）创始人Bill Gross将Heliogen在太阳能方面的突破性效率与碳捕集公司新的直接空气捕集概念相结合，并应用了AspenTech的人工智能技术（正如Bill Gross在OPTIMIZE 2019上报告的那样），将太阳能与直接空气捕集更紧密地结合在一起，提高了整体经济性。

当然，另一个问题是我们将在哪里封存或利用捕集的CO₂？CO₂捕集和封存的生命周期成本的很大一部分将是确定正确的地下储层来封存CO₂，有效地钻探和注入CO₂，并对其进行长期监测，以确保其保持在原位。

最早的CO₂捕集与封存项目声称具有积极的经济意义，其基础是CO₂被用于提高石油采收率。这些项目得到了有效执行。

当CO₂长期封存在地下时，无论是在盐水层（CO₂可以溶解的地方）还是枯竭的油气藏，这样做的效率变得至关重要，因为钻井和修井成为一个高项目成本的组成部分。

2.     CCUS的数字技术

这正是数字技术和优化发挥巨大作用和改变游戏规则的地方。

数字技术已经被用于捕集端，以优化捕集系统的设计和操作。挪威蒙斯塔德技术中心（Technology CenterMongstad）是领先的碳捕集测试和创新中心，它已经建立了一个集成的数据收集和建模系统，以了解每种溶剂的捕集性能细节，以及正在测试和扩大的技术安排。他们现在正与AspenTech合作，研究碳捕集系统操作员培训平台使用相同模型的情况。鉴于世界经济中碳捕集系统的规模和速度，将技术用于操作员培训和绩效至关重要。

在地下方面，从事CO₂注入的领先公司金德尔-摩根（KinderMorgan）一直在使用地下科学与工程（SSE）地球科学软件集成套件，以有效验证未来的钻井位置并优化现场性能，显著降低规划成本，管理CO₂注入，最大限度地提高采收率。

随着碳捕集和封存技术的发展，寻找能够同时优化这两个方面（捕集和封存）的领先公司变得很重要。在可行性阶段，地球物理解释和储层建模有助于有效利用所有现有数据，并快速筛选候选地下储层和咸水层的适用性和容量。在资助阶段，寻找模拟和经济建模工具，以快速优化设计和技术选择，使处理系统与目标封存相匹配。在实施阶段，这两种工具可以一起优化，采用降阶建模和人工智能，以实现最安全、最有效的执行计划。在封存阶段，地球物理解释和储层模型将能够监测目标储层中注入的CO₂的安全封存，并提供可见性。

从长远来看，在碳管理系统的运行过程中，数字技术更为关键，能够对碳捕集与封存资产的性能进行可靠、透明和可审计的记录。

3.     为什么是CCUS？

国际能源署（IEA）的《2020年能源技术展望》代表了一种普遍持有的观点，即CCUS几乎肯定会在温室气体（GHG）减排和全球能源转型中发挥关键作用。CCUS已经被改造到现有的发电厂和工业工厂中，以解决CO₂排放问题，还提供了一条可行的途径，支持快速扩大低碳“蓝色”制氢规模。对于重工业（如水泥和钢铁生产）中一些具有挑战性的排放，这是目前最有效的方法。

在当前的Climeworks/Carbfix冰岛项目和宣布的OXY（OccidentalPetroleum Corporation西方石油公司）管理计划中，除了从工业设施捕集CO₂外，直接空气碳捕集还被证明是一种从大气中去除碳的方法。这需要大量能源来驱动空气以所需的体积通过处理单元，但当使用非常低成本的能源时，例如碳捕集公司和碳工程方法中的太阳能，或者当使用地热时（如冰岛的情况），能源消耗的成本损失就会减少。据报道，沙特阿美公司（Saudi Aramco）是碳捕集公司（Carbon Capture Inc.）的重要投资者，该公司易于获得土地，拥有合适的太阳能和可用的枯竭储层。人们可以想象，在阿拉伯沙漠中，极低成本、高效率的太阳能电池阵列以有利的经济效益推动直接空气捕集。

4.     持续的长期解决方案？

美国能源信息管理局（EIA）预测，从现在到2050年，全球能源需求将增长50%。这部分是由于发展中经济体中上层阶级的增加，也是全球人口增长的原因。所有行业对能源效率的更多关注，也将在一定程度上缓解这一曲线，但基本的增长动力依然存在。随着全球对能源需求的不断增长，也给从工业、交通到家庭使用的所有消费者提供更有效、更可持续的能源方式带来了越来越大的压力。向可再生能源的转变以及与之相关的电气化的增加已经是一个重要的趋势。

尽管世界以可再生能源的形式提供能源的能力大幅增长，但与此同时，美国EIA、国际能源署（IEA）和IHSCERA等组织的预测显示，化石燃料在未来40年中仍然是一个非常重要的能源来源。

鉴于化石燃料在未来30年中继续发挥作用的现实，必须在提高世界经济执行碳捕集与封存项目的能力方面取得快速进展。

正如Carbon Engineering（碳工程公司）首席执行官Steve Oldham在ADIPEC 2022上所说，“一加负一等于零”，他的意思是，由于存在难以脱碳的行业（如钢铁）以及到2050年能源供需曲线的现实，如果经济可行，直接从空气中去除碳（负一）可能是解决方案的关键部分。

数字技术——如AspenTech提供并持续创新的设计、建模、优化、数据和监控解决方案——是推动CO₂创新和经济进一步发展的重要因素。