“捉拿”空氣

曹麗娜

捕捉二氧化碳看上去很美。

碳捕捉，就是捕捉釋放到大氣中的二氧化碳，壓縮之后，壓回到枯竭的油田和天然氣領域或者其他安全的地下場所。

如今，全世界各個國家研究二氧化碳捕集和封存的技術方興未艾、如火如荼。但6月19日，美國國家研究委員會的一項獨立研究發出警告，二氧化碳的排放導致溫室效應，被認為是引發全球變暖的一大重要原因，（CCS）有可能誘發更大的地震。

碳捕集與封存

(CCS）是指將大型發電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。 CCS技術包括二氧化碳捕集、運輸以及封存三個環節，它可以使單位發電碳排放減少85%-90%。

這項技術的研究可以追溯至1975年，當時的美國將二氧化碳注入地下以提高石油開采率，但將它作為一項存儲二氧化碳以減少溫室氣體排放的環保工程，則開始于1989年的麻省理工大學，直至近年來，這項技術得到更多的重視和研究，它被認為是一種可以減少空氣中二氧化碳濃度的方法。目前，據專家介紹，從技術層面來說，應用于碳的捕集、運輸以及封存的各項技術其實都是已有的、成熟的，只不過在此前并未應用于CCS方向，問題主要存在于現有發電廠的改造以及新建發電廠的技術和資金投入。

二氧化碳的捕集方式主要有三種：燃燒前捕集（Pre-combustion）、富氧燃燒（Oxy-fuel combustion）和燃燒后捕集（Post-combustion）。無論哪種捕集方法，簡而言之是將燃煤發電廠產生的氣體收集起來，經過脫硫、氮氧化物等等制備后，將二氧化碳分離并收集起來。

二氧化碳運輸，捕集到的二氧化碳必須運輸到合適的地點進行封存，可以使用汽車、火車、輪船以及管道來進行運輸。一般說來，管道是最經濟的運輸方式。 2008年，美國約有 5800千米的二氧化碳管道，這些管道大都用以將二氧化碳運輸到油田，注入地下油層以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）。

“捉拿”技術各顯千秋

2010年7月，由我國安徽理工大學張明旭教授帶領的科研團隊在實驗室小試裝置成功的基礎上，自行設計和建造的利用稀氨水捕集二氧化碳中試裝置在安徽淮化集團實現連續運轉，并順利生產出了首批合格的碳酸氫銨產品。該裝置具有常溫、常壓、一次吸收和反應、能耗低、工藝簡單、安全穩定等顯著特點。該裝置通過氨法對煙道氣中的二氧化碳進行捕集和吸收，每小時可處理煙道氣1000立方米左右，煙道氣中的二氧化碳脫除效率達80％以上，減排二氧化碳超過110立方米（煙道氣中二氧化碳濃度按13%計算）以上，每小時可生產碳酸氫銨肥料270公斤左右。該技術的研究開發既可以減少二氧化碳排放，保護環境，又可使污染物變廢為寶。

今年2月，美國一個研究團隊發現一種具有八角形孔窗的天然沸石尤其擅長捕捉二氧化碳的行蹤，在效率和經濟上遠勝于目前的工業洗滌器。沸石是一種礦石，其晶格中存在很多大小均一的通道和空腔，一克沸石孔穴和通道的內表面積可達500平方米到1000平方米，這種沸石每立方厘米的小孔足可吸附0.31克的二氧化碳。由此可以吸取或過濾大小不同的分子，并可重復使用幾百次，是過濾、擦洗含許多雜質氣體的混合氣體中有害分子的理想選擇，也在化學工業中被廣泛應用于催化劑和過濾器。

挪威在5月份，啟用了世界上規模最大的碳捕獲和儲存（CCS）技術發展設施。由挪威政府投資10億美元（約為63億元人民幣）資助的蒙斯塔德技術中心將測試兩種燃燒后碳捕獲技術，一種以胺為基礎，另外一種以冷凍的氨溶劑為基礎。該設施的獨特之處在于，它可以測試來自附近兩個地點的廢氣——一個280兆瓦的熱電聯產工廠和每年產生1000萬噸排放的蒙斯塔德煉油廠。它們制造的煙氣里二氧化碳的含量各不同，分別約為3.5％和13％。

6月份，英國研究人員研發出一種新型多孔材料，這種材料中的孔洞就像一個個“籠子”。諾丁漢大學等機構研究人員在英國《自然?材料》雜志上報告說，這是一種名為NOTT－202a的新材料。如果把空氣壓入這種多孔材料之中，大部分氣體如氮氣、氧氣、氫氣和甲烷等隨后可以從“籠子”中出來，唯獨二氧化碳會被留下，鎖在“籠子”中。

碳捕的爭議

二氧化碳的排放導致溫室效應，被認為是引發全球變暖的一大重要原因。6月19日，美國國家研究委員會的一項獨立研究發出警告，二氧化碳捕獲與封存（CCS）風險太大，地下封存有可能誘發更大的地震。該研究已發表在最新一期美國《國家科學院院刊》上。

地球物理和環境地球系統科學部門教授馬克和史蒂文?戈雷利克發表文章說：“將大量的二氧化碳注入大陸內部常見的脆性巖石當中會高概率地觸發地震。而且即使是小到中等規模的地震都會威脅到二氧化碳庫密封的完整性，在此背景下，大規模的實施CCS可能是一個具有高風險且不會顯著減少溫室氣體排放的戰略。”

美國國家研究委員會指出，CCS將涉及長時間注入地下最大量的流體，可能會導致更大的地震。CCS需要地下泄漏率每千年小于1％，以達到可再生能源相同的氣候效益。而近年來在美國注入到地下的污水已經與發生小到中級的地震有所關聯。理由之一是，早在1960年，科羅拉多州就有明顯例證；另外的例子出現在去年阿肯色州和俄亥俄州。如果試圖將二氧化碳封存地層數百年到數千萬年，引發類似規模的地震可能性將相當大。

環保組織地球之友的一份報告指出：以英國為中心的碳抵消行業有著數十億美元的交易量，但這個行業并沒有起到降低全球溫室氣體排放的作用。碳抵消計劃的問題在于，它減少的溫室氣體比科學家所說的避免災難性氣候變化所需的量要小的多。如果是這樣的話，抵消計劃就不可能夠推行，也不能夠計算清楚一項計劃究竟能夠減少多少碳排放。

他們發現，現在向海底重注入的二氧化碳的速度越來越快，因此懷疑有一天它們很可能會泄露出來。1986年喀麥隆曾經由于地震，引發120萬噸二氧化碳從尼奧斯湖中泄露出來，導致1700人死亡。

另外一份名為《碳捕捉技術無法令炭變潔凈》(Carbon Capture Cant Make Coal Clean)的報告指出：煤炭，它現在不會，也永遠不可能被凈化。這份報告還指出了目前存在的一些問題：每捕獲一噸二氧化碳的成本大約在70美元，卻最多只能捕獲90%的二氧化碳排放量。它需要很多的能源來完成去碳工作。也就是說，你必須再多消耗25%的煤炭才能將原先產生的二氧化碳去除。此外，最后你仍然不得不面對幾噸含有二氧化碳的冷凍氨。比如，阿爾斯通電力公司和威斯康新能源公司進行了一個示范項目：用冷氨法從鍋爐煙氣中吸收二氧化碳以展示碳捕集技術的可行性。這一項目已無故障地連續運營了4600多個小時，并在過去的一年里捕獲了超過18,000噸的二氧化碳。但是，由于這只是示范性項目，所以阿爾斯通電力公司沒有對二氧化碳進行任何處理，就將它和其他的鍋爐煙氣重新放回了煙囪。