冰岛的新技术可以将二氧化碳转化为燃料

我在冰岛写了这篇专栏，最近我在那儿度过了一个工作假期。在冰岛期间，我会见了一家创新的能源生产商，该公司的技术可以帮助减少二氧化碳的排放。

冰岛在国家之间是独一无二的，因为它几乎从可再生能源中获取所有电力。冰岛的冰川河通过水力发电贡献了约70％的电力，该国约200座火山使余下的地热能得以弥补。

公地的悲剧

但是，正如我在访问中所了解到的那样，冰岛并非始终是可持续发展的典范。当第一批定居者到达时，他们立即开始砍伐该国的森林。他们追捕了那只大公羊，使其灭绝。因此，现在冰岛几乎没有树木，当然也没有更大的秋葵了。

当然，这种情况太常见了。在整个历史中，出于自身利益行事的个人集体耗尽了资源，破坏了环境。这个概念被称为公地悲剧，并且反复出现。

今天，人类正在消耗化石燃料资源，进而将二氧化碳泵入大气。我们每个人都贡献了一点，但是我们在一起却贡献了很多。

在冰岛，这在我心中非常重要，因为当我在冰岛时，发布了最新的政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告。对事情的发展方向进行了清醒的评估。

简而言之，报告说：“将全球变暖限制在1.5C内将需°要社会各方面的快速，深远和前所未有的变化。”同样，由于公地悲剧，发生这种情况的可能性接近于零。

有帮助的一件事是，如果我们有更多的技术可以实际上阻止二氧化碳排放到大气中，或者可以从大气中去除二氧化碳的技术。

我最近的故事《稀薄的空气中的燃料》强调了为后者做的努力。这些努力大部分处于试验阶段。

回收二氧化碳

但是一些公司正在使用二氧化碳，否则这些二氧化碳会排放到大气中。我在冰岛遇到的公司就是这种情况。国际碳回收公司（CRI）利用该国地热工厂的电力和二氧化碳排放来生产甲醇，然后将其生产并出售给欧洲燃料市场。他们的产品商标为Vulcanol。

我会见了CRI的BenediktStefánsson和ÓmarSigurbjörnsson，以了解有关该公司技术的更多信息。

地热蒸汽被用来发电，水蒸汽凝结成液态水。蒸汽中约含2％的二氧化碳，但除去水后，剩余的气体中约含90％的二氧化碳。否则二氧化碳可能会排放到大气中。

需要明确的是，地热发电的碳足迹非常低，但如果可以避免二氧化碳的排放，则碳足迹甚至会更低。

二氧化碳可以转化为多种产品，但这需要两件事。一种是能量。二氧化碳是一种稳定的低能量分子，并且碳-氧键需要能量才能断裂。

但是也需要氢。世界上大多数氢都是从天然气中产生的，但是它可以绕过水通过电力来产生。此过程称为电解，它将水分解成其组成元素-氢和氧。

热力学定律必然要求向过程中输入的能量要比以氢的形式获得的能量更多，但是在某些情况下，这种能量可以经济地运行。

有人可能会指出，如果甲醇进入燃料市场，那么最终仍将产生二氧化碳。的确是这样，但是因为二氧化碳在排放之前就已经进行了循环利用，所以可以降低燃烧燃料的净排放量。

但是，如果将甲醇改为在塑料工业中使用，则可以将二氧化碳封存更长的时间。

经济学

该过程的关键是廉价电源。有人告诉我，商业工厂约70％的生产成本将由电力成本决定。我们可以做一些数学运算来确定使该过程正常运行所需的电价。

一兆瓦时（MWh）等于340万英国热量单位（Btu）。电力转化为燃料的效率约为50％。一加仑甲醇包含56,800 Btu，因此1 MWh等于约30加仑甲醇。

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据全球最大的甲醇生产商和CRI的投资者Methanex称，目前的甲醇价格约为1.50美元/加仑。因此，1兆瓦时可生产价值约45美元的甲醇。如果能源成本占总成本的70％，那么电力收支平衡成本将不足45美元的70％，即31.50美元/ MWh（在没有激励措施的情况下）。

根据能源信息署的数据，地热的平均能源成本（LCOE）约为50美元/兆瓦时。预计太阳能光伏（PV）功率将在几年内达到该水平，到2025年，风电成本预计将在某些地区降至$ 23 / MWh。

但是，即使到了今天，也有时候像德国这样的国家和像加利福尼亚这样的州产生了太多的过剩电力，价格跌到了零以下。在这种情况下，多余的电能可以倾倒到氢气生产和存储中，而氢气是这种工厂的主要能源消耗者。

此外，这根本不考虑外部性（温室气体排放）。如果我们对这种燃料的较低净排放量进行估价（这就是为什么我们在美国对生物燃料提供优惠待遇的原因），那么经济将会改善。例如，如果为减少温室气体排放而对甲醇提供与纤维素乙醇相似的处理方法，那么每兆瓦时电力所产生的甲醇价值将超过一倍。

运营中的工厂

这里有关此过程的一个重要说明是，它不仅是理论上的，而且不仅仅存在于实验室规模。CRI拥有一个运行示范工厂，其年产能约为4,000吨甲醇。它位于Svartsengi电站旁边，该电站可产生150 MW的热能用于区域供热，最高可产生75 MW的电力。在旅途中，我参观了CRI甲醇工厂和Svartsengi电站。该电厂为CRI的甲醇电厂提供电力和二氧化碳来源。

CRI工艺可以在任何地方使用廉价电力和二氧化碳源进行工作。如果有可利用的激励措施来生产可再生燃料（就像许多国家一样），那么该过程将在更多地区可行。

这恰恰是世界上需要帮助对抗不断上升的二氧化碳排放潮的技术。

罗伯特·拉皮尔（Robert Rapier）