在碳中和与碳移除的讨论中,碳捕集与封存(CCS)长期伴随争议:有人将其视为化石燃料行业的借口,延缓真正的减排转型;有人则强调其在水泥、钢铁等"难减排"行业的不可替代性。近年来,公众与政策视角逐步从"清洁煤"等失败案例转向更务实的应用场景。一个经常被忽视却充满潜力的路径是:把生物甲烷(Biomethane)升级厂中产生的高纯度生物CO₂用于CCS。与传统的燃烧后脱碳(post-combustion capture)或直接空气捕集(DAC)相比,这条路径在成本、能耗与社会接受度上都具有明显优势。理解这一逻辑,需要从生物甲烷的生产工艺讲起。 生物甲烷来源于厌氧消化过程,原料包括厨余、农业剩余物、畜禽粪便、污泥等。
厌氧消化产生的"沼气"通常由约60%甲烷与40%二氧化碳组成。为了进入天然气网络或作为高品质燃料,沼气必须经过升级,去除CO₂、硫化物和其他杂质。升级过程中被分离出的CO₂往往是高纯度且高浓度的,这意味着其捕集成本远低于从稀薄的燃烧烟气中回收CO₂。换句话说,生物甲烷升级厂自然提供了一种低成本的生物来源CO₂流,极具被动碳移除潜力。 将这些生物来源的CO₂进行地质封存便形成了一种特殊形式的生物能源与碳捕集结合(BECCS),但它不同于通过燃烧生物质发电后从烟气中捕碳的传统BECCS。传统BECCS面临烟气中CO₂浓度低、吸收能耗高的问题,而生物甲烷升级路径绕开了这些难点,直接利用原本需要被去除并常常被排放的高纯度CO₂,从而大幅降低了单位去除成本与能耗。
丹麦的实践已给出有力示范。丹麦政府在其负排放采购(NECCS)计划中选择了若干利用生物甲烷升级厂CO₂的项目,预计从2026年开始,每年能去除数十万吨的生物CO₂并注入格陵兰砂层等地质储层。这些项目由本地生物甲烷生产商与碳移除企业合作推动,显示出以生物甲烷为源的CCS在现实中完全可行且能快速落地。 在欧洲范围内,潜在的规模也不容小觑。根据行业报告,现有生物甲烷升级在欧盟产生的生物CO₂已经在数百万吨级别;若将所有生物气升级以回收CO₂,理论上可释放数千万吨的高纯CO₂供封存或利用。尽管这与欧盟数十亿吨的年度排放量相比并非巨量,但作为一个可扩展、能迅速部署的负排放路径,其相对成本效益与较低的社会阻力值得重视。
然而,将生物甲烷升级与CCS广泛推广并非没有问题。首先是原料与可持续性约束。生物甲烷的Feedstock若来自专门种植的能源作物,其碳足迹和生态影响可能很差,甚至抵消封存带来的好处。因此,真正有意义的扩展应优先利用城市有机废弃物、畜禽粪便、食品加工残余与其他残余生物质,避免占用耕地或引发土地利用变化。 另一个争论点是甲烷泄漏风险。甲烷是比二氧化碳更强的温室气体,任何生产、存储或输运过程中的泄漏都会削弱甚至逆转净气候效益。
因此项目开发必须将甲烷泄漏监测与减排作为前提条件,采用先进的泄漏检测设备、严格维护管网与升级设备,以及在项目认证中纳入全流程甲烷损失核算。 消化残渣(digestate)处理也是一个需要考虑的环节。厌氧消化后的残渣若不当堆放或施用,仍可能释放CO₂或氧化亚氮,从而降低整体的碳移除效率。规范化的残渣管理、堆肥稳定化以及将残渣视为农业养分回流的一部分,能在一定程度上缓解这一问题。 从基础设施角度看,生物甲烷升级厂通常规模较小且分散,这对CO₂运输与封存提出挑战。与大型化石气田或发电厂相比,分散来源意味着难以通过长输管网经济地联结。
一些项目因此采用卡车运输高压CO₂容器,或者构建区域性收集中心,将多座小型升级厂的CO₂汇聚到一个中型输送枢纽。虽然卡车运输会带来额外的碳排放,但多个生命周期评估显示,即便考虑运输排放,最终的净碳移除仍具有显著正值。当规模化发展时,管道网络与合适的枢纽布局可以进一步降低单位运输成本与排放。 市场与资助机制方面,目前可供生物甲烷+CCS使用的资金渠道有限。在欧盟ETS体系中,生物CO₂往往不纳入有利的定价支持,许多项目只能依赖政府补贴或自愿碳市场销售去除型碳信用。然而,自愿市场里对生物甲烷来源CO₂的接受度并不一致。
有影响力的买家组织曾因担忧甲烷泄漏、残渣排放以及对可持续性的难以核查而将生物甲烷升级排除在优先采购清单之外。这样的政策与市场信号在一定程度上阻碍了该路径的扩展。 要让生物甲烷+CCS成为可靠且大规模可行的负排放选项,需要解决几个制度性问题。首先是建立明确、可验证的排放与移除核算标准,包含甲烷泄漏与残渣碳损失的全生命周期评估。其次是设计激励工具,鼓励优先使用残余原料并支持区域性CO₂收集基础设施建设。第三是推动透明的第三方监测、报告与核查(MRV)体系,让买家、监管机构与公众能够信任减排与移除量的真实性。
除了直接封存,生物甲烷升级分离出的生物CO₂还有许多高价值的利用路径。食品工业长期需求工业级CO₂用于碳酸化、冷却与包装等用途;相较于地下提取的化石CO₂,生物CO₂可在短期内替代并降低整体化石依赖。此外,合成燃料与化学品生产(如将CO₂与绿氢合成甲醇或其他碳基化学品)对可持续CO₂来源有刚性需求。将生物CO₂优先用于这些高附加值用途,能为项目带来额外收入,但同样应避免"使用即排放"的路径成为规避永久封存的借口。 企业与政策制定者在评估生物甲烷+CCS时应采取务实策略。对项目发起方而言,选址应优先考虑原料可持续性、甲烷管理能力与接近现有或可扩展的CO₂运输通道。
对监管者而言,支持试点示范、提供过渡性资本补贴与纳入负排放采购计划,可以显著降低早期扩展的门槛。对碳信用买家而言,采纳严格的尽职调查、要求独立MRV并支持区域基础设施建设,比单纯追求最低价格更有利于长期供应链稳定与声誉管理。 生物甲烷升级结合CCS并非万能解方,但其合理性在于"廉价的生物CO₂在等待被封存"。与高成本、耗能大的DAC或难以被公众接受的化石燃料CCS相比,生物甲烷路径在技术可行性、近期可部署性和社会接受度上呈现明显优势。通过优先使用残余生物质、严格控制甲烷与残渣排放、建立透明的核算体系并投资区域性运输枢纽,生物甲烷+CCS可以成为值得投资的负排放选项。 在气候政策需要兼顾速度与可靠性的当下,忽视已有的低成本生物CO₂来源是一种机会成本。
将目光从单一的清洁技术崇拜转向多路径组合,既要防止技术成为推迟减排的借口,也要善用那些能够快速降低大气中CO₂浓度的务实方案。生物甲烷升级厂携带的高纯度生物CO₂,正是在能源转型过程中不应被忽略的一环。通过政策支撑、市场导向和严格监管,生物甲烷与CCS的结合有望在未来几年成为可观的碳移除来源,为实现更深层次的净零目标提供现实路径。 。
