還碳于地球

□肖鋼馬麗

由于對化石燃料（煤、石油、天然氣）的過度依賴，以二氧化碳為主的溫室氣體大量排放引起空氣污染和全球氣候變化，嚴(yán)重威脅著人類賴以生存的地球環(huán)境。溫室氣體的減排已經(jīng)成為21世紀(jì)人類的焦點(diǎn)問題。2005年2月《京都議定書》正式生效和隨后的多次國際環(huán)保和減排會(huì)議，標(biāo)志著國際社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)實(shí)質(zhì)性的溫室氣體減排階段。發(fā)達(dá)國家將承擔(dān)定額的減排任務(wù)，我國在2012年之后也要承擔(dān)減排義務(wù)。目前我國的總二氧化碳排放量與美國不相上下，不久的將來有可能超過美國，這意味著我國在二氧化碳減排方面面臨著越來越大的政治、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)壓力。

CCS概念的提出

溫室氣體減排措施目前來看共有4種，包括提高能效節(jié)能、發(fā)展替代能源和碳匯、發(fā)展核能、二氧化碳捕獲與封存技術(shù)（Carbon Cap?ture and Storage，簡稱CCS）。從減排潛力上看，各項(xiàng)與能源相關(guān)的減排技術(shù)中提高能效的技術(shù)最為重要，其次是替代能源（包括可再生能源和核能）和碳匯。根據(jù)國際能源署IEA的研究，2020年、2030年和2050年由提高能效帶來的減排量將分別占當(dāng)年能源相關(guān)減排量的65%、57%和54%。然而，隨著提高能效技術(shù)的“天花板效應(yīng)”逐漸顯現(xiàn)，替代能源資源開發(fā)由易轉(zhuǎn)難等原因，CCS的減排貢獻(xiàn)必須逐步增加。

CCS是指將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)能源產(chǎn)業(yè)排放源中分離出來，輸送并封存在地質(zhì)構(gòu)造中，長期與大氣隔絕的一個(gè)過程，包括碳捕獲、碳壓縮和運(yùn)輸、碳封存三個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。這一技術(shù)可減少礦物燃料轉(zhuǎn)化中二氧化碳的排放量。在當(dāng)前應(yīng)對氣候變化的背景下，CCS被公認(rèn)為能夠大量減排的較好方式，其獨(dú)特意義在于它是在繼續(xù)利用化石能源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳近零排放的唯一有效技術(shù)。

氣候變化是一個(gè)復(fù)雜且有挑戰(zhàn)性的問題，充滿了變數(shù)，沒有一個(gè)綜合全面的解決辦法。這就是許多專家認(rèn)為研發(fā)“系列產(chǎn)品/服務(wù)”是解決氣候變化問題的最佳策略。在最具發(fā)展前景的潛在氣候變化解決方案中，尤其是對于依賴大儲量礦物燃料發(fā)展的國家，對二氧化碳進(jìn)行捕獲和封存被認(rèn)為是最佳解決辦法。

研究結(jié)果表明，2030年CCS的全球減排潛力在每年1.4Gt～4Gt（1Gt=109噸）不等，國際能源署預(yù)計(jì)，到2050年左右，CCS的減排潛力約為每年10Gt。這些數(shù)據(jù)表明，CCS在目前看來給我們提供了一條切實(shí)可行的減排技術(shù)。并且，在還未找到更好的大規(guī)模減排方式之前，CCS也為其他更有效的技術(shù)發(fā)展提供了等待的時(shí)間。

從國際上來看，歐美國家對CCS技術(shù)一直熱情高漲。奧巴馬政府宣稱在未來10年投入巨資在美國7個(gè)地區(qū)開展CCS項(xiàng)目試驗(yàn)。歐洲在八國集團(tuán)峰會(huì)上也制定了CCS推廣時(shí)間表：近兩年至少要有20座發(fā)電廠使用CCS技術(shù)。到2020年前，歐洲和美國開始推廣該技術(shù)。2050年前推廣至全球。

發(fā)展CCS產(chǎn)業(yè)面臨三大挑戰(zhàn)

目前，CCS技術(shù)在國際上已有30多年的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)，全球有超過602座地下天然氣儲庫、44個(gè)硫化氫與二氧化碳處置場。即使在國內(nèi)，CCS技術(shù)也有10多年的歷史。但為何CCS技術(shù)還沒有大規(guī)模應(yīng)用于氣體封存？

□ 二氧化碳捕集與封存示意圖。

□ 二氧化碳封存示意圖。

一般認(rèn)為，發(fā)展CCS產(chǎn)業(yè)面臨以下三個(gè)挑戰(zhàn)：第一，目前，國際上CCS技術(shù)比較成熟，但還需要盡量降低成本特別是碳捕獲的成本。碳捕獲就是把廢氣中濃度很低的二氧化碳純化出來的提濃過程，它占據(jù)全部CCS成本的2/3，剩下的才是運(yùn)輸和封存。第二，CCS本身也要消耗能源、產(chǎn)生二氧化碳，但與捕捉封存起來的二氧化碳相比，算是微不足道，這等于是“以小搏大”。第三，封存的二氧化碳的安全問題。目前，二氧化碳的地層儲存適用于很多方式，但最普遍也最安全的方式是地下1000米～2000米處的鹽水層，世界上大部分地區(qū)都有此類地層，容積非常大。事實(shí)上，CCS的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于任何地下工程。歐盟一直以來都對歐洲尤其是北歐挪威的CCS項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控跟蹤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)封存的二氧化碳在20年內(nèi)非但沒有泄漏，而且也沒有蔓延到其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。

我國發(fā)展CCS的必要性

我國是一個(gè)煤炭大國，而煤的利用會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。從這個(gè)邏輯關(guān)系來說，我國能源企業(yè)很難繞過CCS。同時(shí)，CCS也是還碳于地球，應(yīng)該說是合情合理、順乎自然的事情。

我國對CCS技術(shù)的發(fā)展給予了高度重視，CCS技術(shù)作為前沿技術(shù)已被列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，并逐步開展二氧化碳捕集與封存相關(guān)技術(shù)研究，制定相應(yīng)二氧化碳地質(zhì)封存的鼓勵(lì)政策與創(chuàng)新機(jī)制，加強(qiáng)國際合作，引進(jìn)吸收西方先進(jìn)二氧化碳捕獲和地質(zhì)封存技術(shù)，走產(chǎn)學(xué)研一體化道路。

據(jù)預(yù)測，我國通過節(jié)能減排和發(fā)展可再生能源所帶來的二氧化碳減排潛力，將在2030年前后被發(fā)掘殆盡，這意味著屆時(shí)CCS將成為最終選擇。目前國內(nèi)有些能源企業(yè)也在發(fā)展CCS的部分技術(shù)，但離國際先進(jìn)水平還有一定距離。如果我國企業(yè)能夠通過國際合作盡快占領(lǐng)CCS制高點(diǎn)的話，將來就不僅可以為公司自身服務(wù)，還可以為其他高碳企業(yè)服務(wù)。同時(shí)，可以減免掉更多的碳稅，進(jìn)行碳交易等。

碳捕獲的成本高，但對于主業(yè)不是煤炭發(fā)電的企業(yè)來說，沒有發(fā)電廠中產(chǎn)生的極低濃度的二氧化碳問題。因此，可以不急于開展碳捕獲（即二氧化碳提濃）部分的工作，而集中精力考慮先做碳封存。我國企業(yè)發(fā)展CCS，應(yīng)首先考慮與國際上此類技術(shù)最先進(jìn)的公司合作，獲取最先進(jìn)的技術(shù)，培養(yǎng)優(yōu)秀的CCS科技人才隊(duì)伍，從而在CCS產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面獲得后發(fā)優(yōu)勢。