CDR 应用创新路线图

应用创新 CDR路线图 以独立的视角指导RD&D资金 2023年11月 Contents 词汇表3 Introduction4 这个路线图是为了谁和什么5 路线图范围和范围6 如何浏览此路线图7 贡献者8 2稳定生物质47 2.1生物质直接储存48 2.2木材建筑产品58 2.3其他生物质建筑产品65 2.4热解（生物炭）和储存75 2.5热解（生物液体）和储存84 2.6池塘中的微藻94 2.7开放水域中的微藻103 2.8开放水域中的大型藻类113 3从生物质中封存CO2123 3.1BECCS到电力124 3.2BECCS到燃料134 7直接空气捕获224 7.1吸收和高级热再生226 7.2吸收和低品位热再生236 7.3吸收和电化学再生246 7.4吸附和高级热再生256 7.5吸附和低品位热再生266 7.6吸附和电化学再生276 7.7吸附和湿度/水再生286 7.8膜：压力梯度分离296 7.9膜：电化学分离306 7.10低温:相分离(气-固)316 CO2储存概述326 执行摘要9 此路线图中包含的CDR方法12 Summaryasks27 应用创新路线图28 生物CDR(bCDR)概述29 地球化学CDR(gCDR)概述144 4固体碳酸盐成矿151 4.1地表矿化152 5溶解碳酸氢盐封存162 5.1陆地强化风化163 5.2沿海强化风化作用173 5.3矿物碱度增强183 8CO2的储存333 8.1 常规存储 334 8.2 原位成矿 344 8.3 非原位成矿作用 354 Appendix364 1生活生物量39 合成CDR(sCDR)概述193 1.1改进管理39 1.2保护/保护39 1.3恢复/创建39 6间接水捕获203 6.1CO2汽提204 6.2电化学碱度生产214 CDR应用创新路线图 空气:本文档：CDR应用创新路线图 BECCS:具有碳捕获和封存功能的生物能源 CDR:二氧化碳去除;CDR包括专门为从大气或海洋中去除二氧化碳并将其存储在地球生物圈或岩石圈中而实施的任何活动。 CDR方法:从大气中去除二氧化碳的一系列干预措施，应一起查看，以进行评估和范围界定，因为它们具有相似的投入，影响，机制和/或风险 CDR分类类别:一组类似的CDR方法；AIR使用四个主要的分类学类别：生物CDR，地球化学CDR，合成CDR和二氧化碳的储存。 关键路径活动:必须完成的活动，以大规模推进给定的CDR方法实现技术可行性 示范设施:用于验证CDR方法商业化的工业系统。它比中试工厂大，是新CDR方法研究 ，开发和演示的最后阶段。 DOE:美国能源部；迄今为止，负责CDR的大部分公共资金。 FOAK:第一种；FOAK设施是为了测试一种方法是否可以在商业规模。 GHG:温室气体 LCA:生命周期评估；这些分析需要确定一种方法在其所有组成部分活动中的净二氧化碳去除量 。 低碳能源：任何不产生大量二氧化碳排放的发电形式 LPO:美国能源部贷款项目办公室 词汇表和缩写 MRL:市场准备水平；CDR方法在实现大规模技术可行性后的市场扩散状况。 MRV:测量，报告和验证，有时是测量，监测，报告和验证（MMRV）；这些是验证二氧化碳已从大气中去除并持久存储的必要步骤。 NOAK:NthNOAK设施或部署是在成功的首次演示之后进行的，对于在不同地理位置和不同条件下测试方法很重要。 O&G:石油和天然气 路径提升活动:RD&D项目不是关键路径，但有可能促进进展和成果 试验工厂:采用新生产技术和/或生产少量新技术产品的商业化前生产系统，主要是为了了解新技术 RD&D:研究，开发和演示；从目前的技术状态到商业规模的演示所需的活动。 路线图:拟议的一系列优先和排序的研发活动，以大规模推进CDR方法实现技术可行性 茶:技术经济评估；一种经济评估方法技术的性能 技术项目：本AIR涵盖的RD&D活动 规模技术可行性：CDR方法能够成功地从大气中去除二氧化碳，储存二氧化碳，并以有竞争力的成本大规模测量过程 TRL:技术准备水平；TRL用于一致和经验性地评估方法的技术成熟度。TRL可用于告知方法下一步应获得的资金以及与大规模部署的接近程度。 3 Introduction 4 这个路线图是为了谁和什么 这项工作的目的 提供全面，客观和面向行动的观点，以了解如何在本十年内以32种二氧化碳去除（CDR）方法的规模最好地 推进技术可行性 Audience 任何能够帮助推进CDR技术就绪性的人员，以进行扩展部署。这包括： 政策制定者 学生、教育工作 者和其他学习者 技术开发人员 和风险资本 家 政府资助机构，私人捐助 者和其他研究资助者 科学家和研究人员专注 于基础研究 任何其他有能力塑造、支持、资助或进 行CDRRD&D的人 预期影响 1.更高的全球可见性CDRRD&D正在进行什么以及需要什么 2.增加，协调CDR中RD&D缺口的资金，尤其是在AIR中确定的关键路径项目 5 路线图范围和范围 应用创新路线图(AIR)描述了32种CDR方法的关键路径RD&D活动。这不是评估32种方法中的哪一种应该优先考虑。 这种空气不包括 此空气包括（适用于所有32种方法） 评估技术准备水平，研发的现状，以及未来技术和研发 项目的路线图 评估和路线图所需的行动，以建立一个规模，可持续的CDR产 业，这不是技术 拟议项目的菜单，包括项目范围，时间表，预算 和成本 关于谁应该资助这些项目或最佳资助机制的信息，例如赠款 、奖品、基于结果的付款等。 评估在可扩展性、安全存储、测量和成本方面实现大规模技术可行性所面临的挑战和风险 当前和未来成本建模 非技术需求 系统集成和 基础设施 供应链开发劳动力开发社会许可和问责制 按比例缩放的需求 解决这些遗漏需要潜在的后续工作，例如非技术项目的路线图。 6 研究人员： • 幻灯片7-10，重点介绍研发差距 如何浏览此路线图 内容 导言执行摘要 CDR的四大类概述 用户类别 政策制定者： •执行摘要和类别概述 学生、教育工作者和其他学习者： •执行摘要和类别概述 •每种进近的幻灯片1、2、3和6 在概述之后，深入探究了各个CDR方法： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 定义的方法 Summary路线图的调查结果 风险评估：评估大规模实现技术可行性的风险成本改善潜力：对学习率两个关键驱动因素的评估当前状态RD&D：公司地图，以及其他值得注意的活动 成功故事到2100年：技术可行性和部署的乐观方案 技术开发人员和风险资本家： •每个进近的幻灯片2-6 7.路线图：拟议的研发活动的时间表、范围和资金 8.预演示项目：路线图上演示前活动的范围 9.示范项目：路线图上示范活动的范围 10.路径提升项目：在路线图上界定促进路径的活动 政府供资机构和其他捐助者： •幻灯片7-10，重点演示 对所有32种方法重复10个元素 Appendix 7 贡献者 RMICDR初始 •项目概念化、指导和综合：鲁迪·卡萨尔、丹尼尔·派克、格洛丽亚·西和伊莎贝尔·伍德 •对特定CDR方法的分析：SilvanAeschlimann，ChariteaCharalambous，CaraMaesano和GuyWohl •CDR方法的分析支持和审查:凯尔·克拉克·萨顿、马特·柯利、安妮娜·萨托、诺亚·香农和伊莱·韦弗 内部RMI审阅者 •专家审查：AurimasBukauskas，ChrisMagwood和EmilyRogers 外部审阅者 RMI承认并感谢以下审稿人： •DNV:对选定CDR方法的路线图范围、成本和时间表进行工程审查 •个人:AbbyLstrm（耶鲁碳收容实验室），AastasiaO'Rore（耶鲁碳收容实验室），CharlotteLevy（Carbo180），BellaCorpora（碳商业委员会），JayFoster（碳公用事业有限责任公司），KashBrchett（汇丰银行），LipsaNag（大理石），MayaKashapov（Captra），RichardCoat（科罗拉多州立大学），ShiladityaGhosh（任务零技术），ToyFeric（能源部-化石能源和碳管理）和XavierMayliverali（劳伦斯更多国家实验室）。 •下列组织的审稿人：44.01，Airhive，Captre6，Carbo180，碳技术研究基金会，碳海倡议，CarboX，魅力工业部，能源部-化石能源和碳管理，Kodama，劳伦斯· 利弗莫尔国家实验室，Lithos碳，国家可再生能源实验室，海洋视野，PalScherrer研究所，Rewid。地球（在以色列注册为CSiLTD），Solverlo有限公司，UNDO ，马里兰大学，耶鲁大学，EbbCarbo。 •其他几个要求保持匿名的人 资金合作伙伴 RMI感谢并感谢为其CDR计划提供的资金支持，包括该项目，来自：格兰瑟姆基金会，LowerconCapital，Preston-WernerVentures（现为128个集体），协议实验室和Stripe。 8 执行摘要 9 CDR应用创新路线图 根据IPCC的说法，迫切需要大规模的CDR，以限制温度超调，解决确实发生的任何超调，并维持净零 限制温度上升对于防止潜在的灾难性高潮临界点很重要 。1 在将温度升高限制为1.5C的IPCC方案中需要大量的CDR。如果我们过冲，则需要更多的CDR。2 YEAR IPCC1.5C场景中的平均 CDR，没有过冲(C1)1 IPCC1.5C场景中的平均CDR（C2）1 2030 2.3GtCO2/y 3.4GtCO2/y 2040 7.0GtCO2/y 8.0GtCO2/y 2050 10.8GtCO2/y 13.4GtCO2/y 2100 17.6GtCO2/y 27.0GtCO2/y IPCCAR6还指出，为了实现净零，CDR是不可避免的。3 如果要实现净零排放，部署二氧化碳清除来抵消难以减少的残留排放是不可避免的。 注释和来源：1这个数字取自Steffen(2018)的论文，该论文讨论了近期的临界点。2此处显示的数据是IPCCAR6报告（2022）中所有C1情况的平均值（1.5C与“无或有限的[温度]超调”一致）。 C2方案（在本世纪下半叶过冲并需要追溯清除的方案）对CDR的需求更大。数据来自IIASA托管的AR6方案浏览器和数据库。3IPCCAR6WGIII报告.10 CDR应用创新路 线图 已知的CDR方法基于它们的关键输入分为三组:捕获的CO2的存储是第四独立的域。 CO2的储存 生物CDR（bCDR）方法使用天然存 在的生物碳固定机制从大气中捕获CO2。这些机制中最重要的是光合作用。 地球化学CDR(gCDR)方法使用在酸性形式 的碳和碱性矿物之间的天然发生的中和反应 ,以将来自大气的CO2转化为固体碳酸盐矿物或溶解的碳酸氢盐。 合成CDR(sCDR)方法使用由低碳能源 提供动力的工程系统直接从空气中分离CO2并捕获它或改变水化学以间接从空气中去除CO2。 CO2的储存方法通过捕集，矿化或其 他物理或化学过程来储存捕获和浓缩的CO2流。 二氧化碳储存的合适场所 •bCDR的潜在规模将受到可持续生物质原料的可用性的限制。 •gCDR的潜在规模将受到与碳的中和反应所需的碱性矿物原料的可用性的限制。 •sCDR的潜在规模将受到低碳能源可用性的限制。 •这些方法的潜在规模将通过访问合适的存储地点来确定。 • 从长远来看，最具竞争力的bCDR 解决方案将是那些最有效地将可用生物质输入源和转化为持久CDR的解决方案。 • 从长远来看，最具竞争力的gCDR解决 方案将是那些能够最有效地采购、加工 、运输和处置用于CDR的碱性矿物的解决方案。 • 从长远来看，最具竞争力的sCDR 解决方案将是那些能够最有效地将低碳能源转化为CDR