Devido ao seu papel potencial na criação de uma economia global mais circular, a captura e a utilização de carbono (CCU) atraiu um interesse crescente de formuladores de políticas e investidores nos últimos anos. Como o nome sugere, co capturado Co 2 é reciclado em produtos dependentes de carbono. Dos US $ 7,1 bilhões em dinheiro do setor privado investido nas duas tecnologias desde 2017 por capital de risco, private equity e outros players financeiros, duas vezes mais foi para o CCS quanto ao CCU.
But CCU still plays second fiddle to carbon capture and storage (CCS), which permanently sequesters CO2 in subterranean aquifers. Of the $7.1 billion of private sector money invested in the two technologies since 2017 by venture capital, private equity, and other financial players, twice as much has gone to CCS as to CCU.
para avaliar o mercado de CCU nascente e explorar um importante Mudança climática e sustentabilidade Tópico, o BCG fez uma parceria com a iniciativa climática de petróleo e gás em um relatório conjunto, Captura e utilização de carbono como uma alavanca de descarbonização. de carbono capturado necessário para atingir zero líquido excede em muito o potencial da CCU. Como resultado, o CCS continuará sendo a alavanca de descarbonização dominante. Como as oportunidades de mercado mais viáveis e atraentes no curto prazo. Mas descobrimos que isso não é um dado, com o impacto da descarbonização das aplicações da CCU altamente dependente da fonte do CO utilizado We discovered the following:
- While the size of the CCU market could in time be meaningful—with CCU accounting for 10% to 33% of total captured carbon by 2050, according to some estimates—the amount of captured carbon required to achieve net zero far exceeds the potential of CCU. As a result, CCS will remain the dominant decarbonization lever.
- Although more than 25 CCU applications are under development, 4 applications—resulting in CO2-derived construction aggregates, CO2-cured concrete, e-kerosene, and e-methanol—stand out as the most feasible and attractive market opportunities in the near term.
- CCU is important because it can provide another means of limiting the overall level of carbon in the atmosphere. But we found that this is not a given, with the decarbonization impact of CCU applications highly dependent on the source of the utilized CO 2, the relative efficiency of the production process, and whether CO2 is emitted during use.
Notably, we also found that CO 2 A utilização aumenta o custo unitário de nossos quatro produtos finais em até cinco vezes em comparação com as versões convencionais. Como resultado, os formuladores de políticas precisarão ser proativos. Eles terão que implantar uma série de medidas diretas e indiretas-incluindo incentivos financeiros, preços de carbono e melhores regras de contabilidade de carbono e mecanismos de medição de emissões-para melhorar a economia das aplicações, a escala de suporte e transformar a CCU em um descarbonização alavanca para o longo prazo.
O potencial da CCU
Captura de carbono é uma ferramenta essencial de mitigação climática porque pode combater emissões difíceis de abate de grandes fontes industriais estacionárias e remover emissões históricas diretamente do atmosfera . Como parte do cenário zero líquido da Agência Internacional da Agência de Energia até 2050, as CCUs - que incluem armazenamento e utilização - precisarão capturar 4 gigatons por ano (GTPA) de CO2 by 2040 (about 90 times 2022 levels) and 6 Gtpa by 2060.
CCU capacity is a small fraction of that amount today. About 250 million tons per annum (Mtpa) of captured or mined CO2 is currently used across applications, with most of it going toward urea production or enhanced oil recovery (which relies on the gas to increase the volume of oil extracted from a reservoir).
Assessments of the future size of CCU vary significantly. The International Energy Agency and Energy Transitions Commission project that 430 Mtpa to 840 Mtpa of CO 2 serão capturados e reciclados até 2040 usando a CCU. Para este relatório, criamos nossa própria avaliação analisando as quatro aplicações com o maior potencial de curto prazo.
quatro aplicações
Mais de 25 aplicativos CCU estão em desenvolvimento. Eles dependem de algumas vias de conversão - da mineralização à fotossíntese artificial - que incorporam CO 2 em novos produtos através de reações químicas. (Veja o Anexo 1.)
But four applications in particular offer viable near-term opportunities on the basis of their technological readiness, level of investment, and potential market size in 2040. (See Exhibit 2.)
Em nosso relatório conjunto com o OGCI, fornecemos uma visão geral do processo de produção, possível impacto no carbono, tamanho estimado do mercado e economia unitária para cada aplicação. Juntos, eles ilustram o potencial das quatro aplicações e os obstáculos que precisam ser superados. Aqui está um resumo de nossas descobertas. Estimamos que os agregados possam utilizar cerca de 0,5 GTPa de CO₂ até 2040. CO
CO2-Derived Construction Aggregates
Construction aggregates are by far the biggest potential market as measured by CO2 volume. We estimate that aggregates could utilize about 0.5 Gtpa of CO₂ by 2040. CO 2-Os agregados derivados são produzidos através da carbonatação de cinzas sólidas e outros subprodutos de resíduos ou por granuleos esmagados carbonatados do concreto reciclado. O carbono é seqüestrado permanentemente no agregado, resultando em um benefício climático líquido.
Construction aggregates are by far the biggest potential market as measured by CO2 volume.
Agregados de construção convencionais emitem 3 kg de CO 2 por tonelada durante a produção. Utilizando o carbono capturado, CO 2-Os agregados derivados podem economizar 12 kg a 48 kg de CO 2 emissões por tonelada em condições corretas ou de transporte curto ou não existente. Isso resulta em uma economia líquida de 9 kg a 45 kg por tonelada em comparação com agregados convencionais.
Our 0.5 Gtpa estimate assumes that CO2-derived aggregates will account for about 2% of the total global market by 2040 and that approximately 0.26 tons of CO2 será utilizado para cada tonelada de agregado. Também presume que os grânulos esmagados são a principal rota de produção devido à escassez de fluxos de resíduos alternativos. Sem impostos sobre aterros sanitários, o que torna mais barato utilizar fluxos de resíduos do que descartá-los, CO
In addition to reaching these targets, another challenge to achieving the full CCU potential of CO2-derived aggregates is the low cost of conventional aggregates. Without landfill taxes, which make it less expensive to utilize waste streams than to discard them, CO 2-Os agregados derivados são quatro a cinco vezes mais caros. Além disso, os custos de transporte-para fluxos de resíduos e transmissão CO 2 De emissores industriais a plantas de concreto-têm um impacto negativo significativo na economia de CO 2-RELATATOS RELATATOS. metas de compra pública e esquemas de preços de carbono do governo) serão necessários para impulsionar a adoção em larga escala. Ao mesmo tempo, desenvolvedores e investidores precisarão colocar plantas agregadas próximas a fábricas e emitores concretos, além de identificar fontes de CO abundante e barato
As a result, regulatory measures (including landfill taxes, public-procurement targets, and government carbon-pricing schemes) will be required to drive wide-scale adoption. At the same time, developers and investors will need to collocate aggregate plants close to concrete factories and emitters as well as identify sources of abundant, inexpensive CO2 to improve the commercial feasibility of projects.
CO2-Cured Concrete
Usando CO 2 para curar o concreto (em vez de métodos convencionais, como cura de água ou cura do vapor) resulta em um produto mais forte e requer menos cimento. Mas porque CO 2 Cura pode aumentar o risco de corrosão de aço, CO 2-O concreto curado é geralmente usado apenas em componentes estruturais pré-moldados. Assim como nos agregados de construção, CO 2 é permanentemente seqüestrado como parte do processo de carbonatação. 0 kg a 413 kg de CO
Depending on the transportation distances involved, the amount of cement, technology efficiencies, and emission intensity of the energy source used, the production of CO2-cured concrete emits 0 kg to 413 kg of CO 2. Isso se compara a 240 kg a 420 kg para métodos convencionais. Esses dados sugerem que, se as condições certas não forem atendidas, co 2-A cura baseada pode ser pior para o clima (mesmo após levar em consideração a pequena quantidade de CO utilizado 2 || 3783 ).
Even if CO2-cured concrete makes up 30% to 50% of the market in 2040, its CCU potential would be only about 40 Mtpa to 70 Mtpa of CO2, according to our calculations. This is due to the small amount of CO 2 Necessário por tonelada de aplicabilidade concreta e limitada de CO 2-Concreto curado para o mercado de concreto pré-moldado. No entanto, essa tecnologia é bastante madura, com alguns jogadores já usando no mercado pré-moldado.
Because CO2-cured concrete is 1.3 to 1.5 times more expensive than conventional versions, it’s economically viable only under specific circumstances.
porque co 2-O concreto curado é de 1,3 a 1,5 vezes mais caro que as versões convencionais, no entanto, é economicamente viável apenas em circunstâncias específicas. Na maioria dos casos, por exemplo, o CO 2 A fonte precisa ser inferior a 160 km da planta de concreto para manter os custos de transporte baixos. Alternativa mais verde - exigiria um corte de 50% nas despesas do CAPEX. Além disso, seria necessário um preço de carbono de US $ 125 a US $ 175 para aumentar a disposição de pagar, ou outras medidas regulatórias, como metas de compras públicas. Assim como nos agregados, a proximidade de uma fonte confiável e de baixo custo de CO
To reduce the cost of CO2-cured concrete so that it is 10% to 20% more expensive than conventional concrete—making it an affordable and greener alternative—would necessitate a 50% cut in capex expenses. In addition, a carbon price of $125 to $175 would be required to increase the willingness to pay, or other regulatory measures such as public procurement targets would be needed. As with aggregates, proximity to a reliable and low-cost source of CO 2 é outro fator-chave para acionar a adoção generalizada de CO 2-cured concrete.
E-Kerosene and E-Methanol
E-kerosene and e-methanol both rely on electricity, CO 2, e hidrogênio para sua fabricação-como variantes convencionais, que dependem dos recursos fósseis. O e-aboseno é normalmente usado para aviação, enquanto o e-metanol é usado como combustível para o transporte, embora também possa ser convertido em olefinas e aromáticos para uso na indústria de produtos químicos. CO
Because CO2 is emitted into the atmosphere when e-methanol and e-kerosene are burned as fuels, the CO 2 Feedstock para ambos teria que vir de fontes biogênicas ou Captura direta de ar (DAC) em vez de fontes industriais antes de ambos poderiam ser comercializados como neutros em carbono - um pré -requisito para capturar um mercado maior. Também seriam necessárias uma potência de baixo carbono ou renovável e hidrogênio verde. A alta redução depende do acesso a abundantes co-biogênico
We estimate that the carbon abatement potential of e-kerosene ranges from 0% to 98% (through the product life cycle) and for e-methanol, it’s 30% to 98%, compared with conventional variants. High abatement depends on access to abundant biogenic CO 2 ou DAC econômico e energia renovável de baixo custo. Mas também exigiria avanços regulatórios e ganhos de eficiência para reduzir os custos de tecnologia. Em comparação, o mercado de e-metanol poderia utilizar 130 mtpa a 280 mtpa de CO
Assuming that e-kerosene makes up 3% to 10% of the overall jet fuel market in 2040, the e-kerosene market could utilize 50 Mtpa to 150 Mtpa of CO2 annually by then. In comparison, the e-methanol market could utilize 130 Mtpa to 280 Mtpa of CO 2 em 2040, assumindo uma participação no mercado geral de metanol de 10% a 60%. No envio, o e-metanol, que é uma importante alavanca de descarbonização para o setor, pode ser responsável por até 40% do mercado de metanol em 2040.
, mas vários fatores provavelmente restringirão a capacidade desses e-combos de atender ao seu potencial CCU e utilizar a pontuação de 3837. Alternativas de baixo carbono para ambos os combustíveis eletrônicos estão disponíveis, como biocombustíveis e amônia; Infraestrutura adicional seria necessária com o e-metanol; e os regulamentos necessários que apóiam o uso desses combustíveis ainda não estão em vigor. Apesar dessas limitações, numerosos projetos grandes e-metanol e e-ambrosene devem chegar a uma década nesta década. Tanto o e-amboseno quanto o e-metanol são duas a quatro vezes mais caras que as variantes convencionais, dependendo se elas se beneficiam de subsídios dos EUA sob a Lei de Redução da Inflação. Como resultado, os preços substanciais do carbono seriam necessários para tornar os ambos viáveis comercialmente. Calculamos que um preço de carbono de US $ 180 por tonelada com e-ambrosene e um preço de carbono de US $ 330 por tonelada com e-metanol são necessários hoje para que os produtores quebrem mesmo em 2025.2 at the upper end of the ranges above: several low-carbon alternatives to both e-fuels are available, such as biofuels and ammonia; additional infrastructure would be required with e-methanol; and the necessary regulations supporting the use of these fuels are not yet in place. Despite these limitations, numerous large e-methanol and e-kerosene projects are set to come onstream this decade.
Cost will be a factor as well, however. Both e-kerosene and e-methanol are two to four times more expensive than conventional variants, depending on whether they benefit from US subsidies under the Inflation Reduction Act. As a result, substantial carbon prices would be required to make both commercially feasible. We calculate that a carbon price of $180 per ton with e-kerosene, and a carbon price of $330 per ton with e-methanol, are necessary today for producers to break even in 2025.
O papel vital da regulamentação
Vários obstáculos técnicos comuns precisam ser superados para melhorar a viabilidade comercial de nossas quatro aplicações da CCU. Atualmente, esses usos são retidos por entradas caras, como hidrogênio verde e co 2 Feedstock; A grande quantidade de energia necessária para utilizar CO 2; e a necessidade de catalisadores de grau comercial dispendiosos. A redução de custos e o uso de energia levará tempo e exigirá financiamento de desenvolvedores e investidores. Vários países criaram políticas eficazes e estruturas regulatórias para captura e armazenamento de carbono, mas ainda precisam desenvolvê -las especificamente para a utilização. Além dos incentivos, preços de carbono e metas de compras públicas, os governos precisam considerar a introdução de impostos sobre aterros que incentivam o CO
And there’s another, equally important challenge that requires a serious commitment from policymakers: ensuring that the right regulatory environment is in place. Several countries have created effective policies and regulatory frameworks for carbon capture and storage but have yet to develop them specifically for utilization. In addition to incentives, carbon pricing, and public procurement targets, governments need to consider introducing landfill taxes that encourage CO 2-Agregados derivados e atualizando os códigos de construção para aumentar o uso de co || 3851 2-cured concrete.
Clear accounting rules governing carbon offsets and CCU applications that are harmonized across regions are also essential to promote wider use. Right now, under EU regulations, CO 2 A partir de recursos fósseis podem ser usados para fazer combustíveis sintéticos como e-ambrosóneo e e-metanol até que o número de imagens de que é um fator em que é um fator em que é um fator em que é um fator em geral. As avaliações do ciclo de vida para que eles medam o impacto da descarbonização das aplicações da CCU com mais eficácia é outro facilitador significativo. Os PCFs medem o impacto das emissões de gases de efeito estufa de um produto ou serviço específico, enquanto os LCAs calculam o impacto ambiental mais amplo além dos GEE. Sem melhores mecanismos e regras contábeis mais claras, no entanto, os aplicativos da CCU podem ser vistos como pouco mais do que a lavagem verde pelos clientes finais - especialmente se esses usos não entregam CO
Improving product carbon footprints and life cycle assessments so that they measure the decarbonization impact of CCU applications more effectively is another significant enabler. PCFs measure the greenhouse gas emissions impact of a specific product or service, while LCAs calculate the broader environmental impact beyond GHGs.
Both emission measurement mechanisms can help suppliers justify charging a premium for CCU products. Without better such mechanisms and clearer accounting rules, however, CCU applications may be seen as little more than greenwashing by end customers—especially if these uses do not deliver lower CO 2= emissões que as versões convencionais ou remover permanentemente || É improvável que a CCU substitua o armazenamento de carbono, essa tecnologia tem o potencial de reduzir a pegada de carbono de vários produtos que usamos hoje - iniciando com os quatro que examinamos acima. Mas, para que a CCU atinja todo o seu potencial, precisará haver uma mistura de incentivos e regulamentos direcionados, regras claras em torno da contabilidade de carbono e melhor acesso a energia renovável barata, bem como CO2 from the atmosphere.
While CCU is unlikely to ever be a substitute for carbon storage, this technology has the potential to reduce the carbon footprint of several products we use today—starting with the four we examined above. But for CCU to achieve its full potential, there will need to be a mixture of targeted incentives and regulations, clear rules around carbon accounting, and better access to inexpensive renewable power as well as CO 2 Captura e transporte infraestrutura. Ao tomar essas etapas, investidores e formuladores de políticas podem fechar a lacuna entre armazenamento e utilização de carbono. Baixe o relatório
The authors thank Josien Bovenberg and Erik Rakhou for their contributions to the original research.
This research was a collaboration between BCG and OGCI.
A iniciativa climática de petróleo e gás
OGCI members are Aramco, bp, Chevron, CNPC, Eni, Equinor, ExxonMobil, Occidental, Petrobras, Repsol, Shell and TotalEnergies. Together, OGCI member companies represent almost a third of global oil and gas production.
OGCI members set up Climate Investment to create a US$1 billion-plus fund that invests in companies, technologies and projects that accelerate decarbonization in energy, industry, built environments and transportation.
