Снижение затрат на удаление углерода: почему инновации так важны

Полную версию этого анализа можно найти в главе 9 Состояние энергетических инноваций доклад, опубликованный МЭА ранее в этом году. Эта выдержка из версии, дополненная новейшими данными, станет основой для специального обсуждения этой темы на Форум энергетических инноваций МЭА 2025который состоится в Торонто, Канада, 29 октября 2025 года в преддверии встречи министров энергетики и окружающей среды стран «Большой семерки».

Удаление углекислого газа (CDR) охватывает растущий набор технологий, которые извлекают углекислый газ (CO2) из ​​воздуха и сохраняют его на постоянной основе. Таким образом, CDR имеет потенциал, позволяющий существенно сократить выбросы и уменьшить количество углерода, уже находящегося в атмосфере.

В последние годы сектор CDR быстро расширялся, во многом благодаря корпоративному спросу, политической поддержке и венчурному капиталу. Однако затраты остаются высокими, а крупномасштабные проекты по-прежнему редки. Расширение отрасли, которая сможет удалять миллионы тонн CO2 в ближайшие десятилетия, потребует развития портфеля подходов; некоторые из более дешевых вариантов сталкиваются с ограничениями при развертывании, в то время как другие с гораздо большим потенциалом в настоящее время являются более дорогими и все еще находятся на ранней стадии разработки. Устойчивые инновации во всем этом спектре будут иметь важное значение для снижения затрат, повышения производительности и улучшения инструментов мониторинга, отчетности и проверки (MRV).

Чтобы раскрыть этот потенциал, новаторам нужны возможности для тестирования и масштабирования своих разработок, в то время как политики должны продолжать концентрировать ресурсы на наиболее перспективных направлениях. Как и в случае со всеми новыми технологиями, правительства могут играть уникальную каталитическую роль, а страны, которые обеспечивают стабильную и устойчивую поддержку, скорее всего, получат экономические выгоды, такие как потоки инвестиций и создание рабочих мест, которые будут связаны с ростом сектора.

Удаление углекислого газа больше не является второстепенной концепцией. Всего за пять лет количество стартапов в этом секторе выросло в пять раз, а венчурные инвестиции увеличились в семь раз. Некоторые из новейших подходов, такие как усиленное выветривание горных пород, хранение биомассы и улавливание из океана, появились быстро, что в совокупности привлекло почти треть инвестиций в этот сектор в 2024 году. В настоящее время новаторы вводят в эксплуатацию крупные объекты, которые смогут улавливать 15–40 тысяч тонн (ктонн) CO2 в год, что эквивалентно удалению с дорог от 7 000 до 17 000 обычных автомобилей. Между тем, коммунальные предприятия и крупные нефтегазовые компании реализуют еще более крупные проекты, нацеленные на ежегодное удаление 200-800 тыс. тонн. Стратегический интерес к проектам CDR среди компаний энергетического сектора растет: одна нефтяная компания приобрела стартап за 1,1 миллиарда долларов США в 2023 году, а совместное предприятие нефтяной промышленности рассматривает, например, инвестиции в размере 500 миллионов долларов США в проект CDR.

Несмотря на то, что инвестиции направляются в ряд технологий CDR, сегодня оперативные мощности в основном используют лишь несколько подходов, которые были опробованы во всем мире за последнее десятилетие. То же самое относится и к объявленным проектам, которые могут быть запущены к 2030 году. Самый популярный метод — это биоэнергетика с улавливанием и хранением CO2, или BECCS, при котором CO2 извлекается из атмосферы посредством фотосинтеза в растениях, а затем улавливается в более концентрированной форме, когда углерод снова окисляется для промышленных целей, после чего он хранится постоянно. Другой основной подход сегодня — это прямой захват и хранение воздуха, или DAC, при котором машина извлекает CO2 из воздуха; затем он навсегда сохраняется в глубоких геологических образованиях или минералах.

В ближайшие годы ожидается существенное изменение в развертывании этих двух подходов: ожидается, что в ближайшее время будут сданы в эксплуатацию несколько первых в своем роде проектов в Дании, Исландии, Норвегии, Швеции и США. Одни только уже строящиеся проекты могут более чем удвоить текущую мощность BECCS и увеличить мощность DACS в 50 раз по всему миру. Если все объявленные проекты будут реализованы, общая глобальная мощность удаления CO₂ может вырасти почти в 80 раз к 2035 году с сегодняшнего уровня около 1 миллиона тонн (Мт) CO₂ в год.

Альтернативные подходы, которые могут позволить развернуть CDR в большем количестве мест, также набирают обороты, хотя пока в гораздо меньших масштабах. Компании, занимающиеся подземным хранением биомассы, ввели в эксплуатацию свои первые мощности мощностью 10–15 тыс. тонн для выращивания растений, их обработки и последующего хранения таким образом, чтобы предотвратить их разложение на протяжении тысячелетий, тем самым предотвращая повторное высвобождение захваченного CO2. Удаление углерода в океане продвигается вперед с помощью пилотных проектов масштаба kt, которые отделяют и хранят CO2 из моря, где концентрация CO2 выше, чем в воздухе, таким образом, чтобы океан затем реабсорбировал больше CO2 из воздуха. Подходы, основанные на минерализации, которые приводят химически активные минералы в контакт с окружающим CO2 и улавливают его в породе, проходят полевые испытания. Эти усилия остаются небольшими в абсолютном выражении, но, при дальнейших исследованиях и индустриализации, могут стать наиболее экономически эффективными вариантами во многих местах. Поэтому они жизненно важны для диверсификации портфеля будущих вариантов CDR.

Стоимость остается одним из наиболее важных препятствий на пути масштабирования промышленного удаления углекислого газа. Сегодняшние технологии охватывают широкий диапазон затрат, при этом существует большая неопределенность относительно того, насколько быстро затраты могут упасть.

DAC стоит дорого, потому что концентрация CO2 в атмосфере очень низкая – всего около 420–430 частей на миллион. Это означает, что для обработки больших объемов воздуха и улавливания каждой тонны CO2 требуется много энергии. Стоимость текущих проектов оценивается от 500 до 1 900 долларов США за тонну CO₂. Достижения в области улавливающих материалов и эффектов масштаба могут снизить затраты примерно до 300 долларов США за тонну к середине столетия, в то время как некоторые проекты следующего поколения нацелены на отметку в 100 долларов США за тонну.

BECCS потенциально может быть значительно дешевле. Затраты на удаление оцениваются в 40-50 долларов США за тонну на биоперерабатывающих заводах, где концентрация CO2 выше, и в 95-120 долларов США за тонну CO2 для более разбавленных источников, таких как теплоэлектростанции или целлюлозно-бумажные комбинаты. Однако достижение этих более низких затрат будет зависеть от оптимизации конструкции заводов, получения выгоды от эффекта масштаба и минимизации затрат на транспортировку и хранение CO2 для существующих заводов, которые не расположены близко к местам хранения. Стоимость первых в своем роде проектов BECCS в настоящее время варьируется от 75 до 300 долларов США за тонну CO2. Затраты на удаление также сильно зависят от таких факторов, как выбросы при производстве и транспортировке биомассы, а также от того, насколько стабильно могут работать предприятия. Улучшение выбора сырья и операций по переработке будет иметь ключевое значение для снижения затрат.

Другие подходы рекламируют более низкие затраты сегодня – например, компании, занимающиеся подземным хранением биомассы, сообщают о стоимости менее 100 долларов США за тонну – но отсутствие масштабных действующих мощностей затрудняет подтверждение этих значений. Для некоторых из этих подходов еще предстоит разработать надежные системы мониторинга, отчетности и проверки, обеспечивающие уверенность в постоянстве методов хранения, и этот процесс может привести к нетривиальным затратам.

Важно отметить, что снижение затрат во многом зависит от развертывания. Только путем создания, тестирования и итерации технологии CDR могут повысить уровень своего обучения. Первые проекты в значительной степени поддерживались государственным финансированием: за последние пять лет было объявлено о выделении более 5 миллиардов долларов США, большая часть которых была направлена ​​на поддержку первых в своем роде проектов BECCS и DAC. Однако такое финансирование не высечено в камне. Добровольные углеродные рынки также сыграли решающую роль, обеспечив более сильные сигналы спроса и уверенность в доходах. Однако эти рынки остаются высококонцентрированными: около 65% покупок углеродных кредитов в рамках проектов CDR в 2024 году поступило от одного покупателя — Microsoft. Без более стабильных и разнообразных сигналов спроса – и без устойчивой общественной поддержки – инвестиции могут застопориться до того, как CDR достигнет коммерческой зрелости.

Для раскрытия полного инновационного потенциала сектора потребуется гораздо больше, чем нынешние уровни частного капитала и добровольного рыночного спроса. Правительства имеют уникальные возможности для смягчения рисков ранних проектов, финансирования обмена знаниями и стимулирования рынков способами, которые ускоряют сокращение затрат. Основываясь на передовом опыте продвижения технологических инноваций и принимая во внимание конкретные потребности CDR, можно выделить несколько важных рычагов:

Правительства могут участвовать в финансировании глобального портфеля пилотных и демонстрационных проектов.. Не каждый вариант CDR сможет масштабироваться до уровня миллиона тонн в течение десятилетия, но тестирование широкого набора подходов имеет важное значение для определения наиболее перспективных, а также для заполнения критических пробелов в НИОКР.

Правительства могут помочь повысить спрос и повысить доверие инвесторов. Предварительные обязательства по покупке кредитов CDR являются одним из способов обеспечить уверенность в долгосрочном спросе, которую не могут обеспечить одни только добровольные рынки, и они могут помочь привлечь частный капитал. Государственные закупки также могут генерировать ценные данные – о затратах, эффективности, мониторинге, отчетности и проверке – которыми правительства могут поделиться, чтобы помочь развитию всей отрасли. Интеграция удаления углерода в соответствие с требованиями и международными углеродными рынками, а также поддерживающая политика, такая как углеродные контракты на разницу (CCfD), открывают дополнительные пути для создания устойчивых рынков CDR.

По мере развертывания должны развиваться надежные системы мониторинга, отчетности и проверки. Эти процессы имеют решающее значение для обеспечения целостности удалений, однако остаются значительные пробелы в знаниях в оценке и сертификации постоянства хранения, особенно для подходов открытой системы. Правительства имеют уникальные возможности для координации двусторонних потоков данных между проектами и исследователями, а также для улучшения моделей, руководства полевыми испытаниями и информирования систем сертификации. Они также могут обеспечить принятие общих стандартов и определений во всех юрисдикциях. Международные инициативы, такие как миссия CDR Mission компании Mission Innovation, уже показывают, как трансграничное сотрудничество может ускорить обучение и свести к минимуму дублирование.