李小春:专心为地球“降温”

作者:徐玢    文章来源:科技日报    点击数:    更新时间:2009-12-12

  ——人物档案——

  李小春

  研究员、博士生导师,现任中国科学院武汉岩土力学研究所CO2地质封存课题组组长,中国科学院“百人计划”科学家。

  长期从事温室气体减排技术-CO2地质封存技术的研究开发,在破坏与渗流特性、封存场地力学稳定性评价方法以及碳封存战略研究方面取得了一系列重要成果。

  在国际上率先开展了CO2封存场地力学稳定性评价方法研究,开发了模拟软件,提出了基于地质现象和地壳结构的场地长期稳定性评价方法,制作了全日本盆地稳定性分级图。首次评估了全中国主要盆地的CO2埋存容量,调查了中国1623个集中排放源的分布、排放量与CO2浓度,建立了中国第一个CO2地质埋存数据库,制作了中国排放源分布图及埋存容量分布图。在此基础上,分析了我国未来50年地质封存的成本、主要方式、市场规模、主要实施区域及开发技术路线。

  2009年10月获得碳收集领导人论坛(CSLF)第三次部长会议的Recognition奖。此外,他正参与制定科技部《碳捕集与封存技术发展规划》。

  当各国领导人聚集在地球的另一端,商讨为地球“降温”的目标时,李小春正守候在地球这一端的内蒙古,等待着将200吨二氧化碳注入地下。这将是我国首次二氧化碳咸水层封存试验,试验的负责人李小春希望藉此找到一条降低CCS(碳捕捉和储存,Carbon Capture and Storage)成本的新途径。

  李小春,中国科学院武汉岩土力学研究所二氧化碳地质封存研究组组长、中国能源学会常务理事。1984年开始从事岩土安全工作,如今专心为地球“降温”——二氧化碳气体地质封存的安全性和经济性是他现在最关心的事情。

  “每次在施工现场解决问题就像在登山”

  把二氧化碳埋在地下帮助地球“降温”,是当下时髦的话题。可对科学家来说,这是份很“土”的工作,因为它少不了对地下岩土的研究。李小春的科研生涯,正是从岩土开始。

  李小春清楚地记得,北京复兴门地铁站换乘通道总长700米,深埋在22米深的地下。1986年,他作为岩土安全监督工程师,在这段通道的修建现场工作了2年半。当年租住在寒冷的羊坊店小学的情景仍然记忆深刻,而如今这700米的地下通道已成为北京地铁交通枢纽的一部分。像这样的工程,李小春经历过很多。他说,这些是自己一辈子的自豪。

  1984年,20岁的李小春大学毕业分配到中国科学院岩土力学研究所工作,具体任务是岩土工程现场调查。李小春解释说,自己的工作就是为土木建设工程服务,保证工程的稳定性和安全。因此往往是哪里的工程出现问题,就需要赶到施工现场,然后查找问题、寻找解决方案。每次现场办公最短都需要持续半年。80年代的土木建设高潮,让李小春出现在许多大坝选址、矿山选址以及其他重大工程的现场。而工作后最初的三个春节,李小春一次都没回家。

  但李小春很喜欢这份整天和“土”打交道的工作。“每次在施工现场解决问题就像在登山,总是都是不同的环境、不同的问题。”李小春说。

  李小春的快乐还来自自己的工作给当地带来的变化。“每次工程完成后,当地就会大变样。”李小春还记得1985年在湖北来凤县做水坝选址勘测时的情景。当时村里没有路,走到哪里都需要老乡带路,可当地的土家族老乡中又没有几人会说普通话。十多年后重访来凤县,李小春发现公路已经通到的村口,很多老乡也成了大坝的员工。“当年不会说普通话的老乡都已经穿着牛仔裤跳起迪斯科了。”

  “科学家要勇于坚持自己的科学理想”

  1995年,李小春来到日本通产省工业技术院地质调查所任研究员。在这里,他的研究领域从“岩土”扩展到“气体”。

  作为在日本最早提出二氧化碳地质封存的研究机构,地质调查所从上世纪90年代初就开始进行相关研究。2000年,二氧化碳封存技术研究在日本正式获得100亿日元的资助,李小春的研究方向也正式转向二氧化碳气体与地下岩土结构的相互作用。2005年3月,第一期研究项目结束。第二天李小春就登上了回国的飞机。因为无论是同事们还是他自己都清楚,CCS技术的未来在中国。

  一切却不是想象中的顺利。回国后与人谈起CCS技术,李小春听到最多的质疑是成本、安全性如何,最多的评价是这项技术不适合发展中国家。

  但李小春还是在中科院岩土力学所建立起二氧化碳地质封存研究组,并将“百人计划”的启动基金全部投入其中。“科学家要勇于坚持自己的科学理想,即使坚持二三十年才有结果。而我认为二氧化碳封存在中国是大有可为的一项技术。”李小春这样解释自己的固执。

  要推进CCS研究,必须先打消人们的疑虑。之后的两年时间,李小春做起了CCS技术在我国实施潜力的摸底工作。“科学选址是确保安全封存的关键。”对于自己的老本行,李小春信心十足。李小春研究组调查了全国各大型盆地200万年来的地质变化,实地考察它们的地质状况。“目前已经选择出了8个地质条件适合做二氧化碳封存的大型盆地,下一步是确定更具体的安全封存地点。” 李小春说。

  与此同时,李小春也在考虑如何降低CCS技术的实施成本。“出于安全性考虑,过去捕集二氧化碳都需要提纯至99%以上的纯度。”李小春的研究表明,适当降低二氧化碳的纯度能在保证安全性的前提下使捕捉成本大幅下降。为了验证自己的想法,李小春的团队正在内蒙古开展我国首次二氧化碳咸水层封存试验,200吨纯度为80%的二氧化碳将被注入地下。“试验成功就意味着整个气体捕集和封存过程的成本将下降30%左右。”李小春期待自己在安全性、经济性两方面的双管齐下,能为CCS技术在中国的实施开辟出一番新天地。

  “科学家有责任在更高的高度作出长远规划”

  “中国70%的电力来自烧煤。即使加大其他能源的利用,未来很长一段时期煤的使用量将保持在30亿吨左右,以每吨煤产生2.5吨二氧化碳计算,未来的二氧化碳排放量很难低于75亿吨。这意味着,必须为燃煤电厂排放的二氧化碳找出路。”在与记者的交谈中,李小春不时提起二氧化碳减排的各种数据、政策。李小春说,自己很大一部分时间是在学习各种政策、法规,然后将CCS技术的发展潜力分析给各方人士听。

  在李小春以前从事的研究中,没有哪项像CCS这样牵扯如此多的行业。“既有源头的能源行业,还有中间的土地部门,以及末端的技术提供方。”为此,李小春每个星期都至少有一次出差,向不同的人宣传、解释自己的减排理念。虽然已经远远超出科学研究的范围,但李小春认为这仍是科学家的职责。“如果人们对技术的发展前景有疑虑,科学家有责任用自己的知识解答这些疑虑,同时站在更高的高度作出长远规划。”

  目前,研究组已经调查了中国1623个年排放量大于10万吨的排放源的分布、排放量和二氧化碳浓度,建立了中国第一个二氧化碳地质埋存数据库,制作了中国排放源分布图及埋存容量分布图。在此基础上,研究组还分析了我国未来50年地质封存的成本、主要方式、市场规模、主要实施区域及开发技术路线。李小春希望,这些分析报告能真正为CCS未来在中国的发展指出一条道路。

  “如果第一次失败了,下一次就知道问题在哪了”

  也许是因为自己的亲身经历,李小春特别注重锻炼学生的实践能力。“每个学生在学期间都要做30次小组报告,至少和我一起参与两个项目的全过程,包括项目申请、谈判、合同起草、具体研究以及项目答辩。”他说。

  李小春的项目组已有12名学生。在李小春看来,每个学生适合的研究领域也各不相同,因此他们都有14个月的时间来选择自己最适合的方向。虽然给了学生更换研究方向的自由,但李小春要求他们一旦选定方向,就必须坚持走下去,而且研究目标、研究途径明确。“有了明确的目标和途径,如果第一次失败了,下一次就知道问题在哪了。”

  李小春也给自己定下了明确的目标:1—2年内完成内蒙古的现场试验和结果评估,5年内开始10万吨级中等规模的二氧化碳封存实验,而更长远的目标,则是100万吨级的示范工程。

  延伸阅读

  碳捕捉与储存技术

  气候变化作为一个发展问题,对发展中国家的经济与社会发展已经产生了严重的影响,它的最终解决需要一揽子解决方案。碳捕捉与储存(CCS)技术作为一项具有大规模减排潜力的技术,已得到国际社会越来越多的关注。

  CCS是Carbon Capture and Storage 的缩写。CCS技术是指通过碳捕捉技术,将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来,再通过碳储存手段,将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。

  近几年,包括“973”“863”在内的国家重大科研计划都对CCS的研究进行了立项,并取得了重大进展。我国的二氧化碳捕集和封存并没有仅仅停留在理论研究上,一些企业还在实践上进行了尝试。例如,华能公司在北京高碑店发电厂开展的每年捕获3万吨二氧化碳用于食品工业的示范项目运行良好,在上海石洞口电厂,每年捕获10万吨二氧化碳用于食品工业的项目也即将开始运营。中石油在吉林油田成功完成了每天注入300—400吨二氧化碳提高采油量的先导实验,计划到2015年实现年封存二氧化碳120万吨,增加原油产量100万吨。神华集团在鄂尔多斯的煤制油项目中,10万吨级的碳捕集与封存项目已进入设计阶段。

  从全球范围来看,碳捕集与封存技术尚处在研发阶段,该技术的发展和大规模应用需解决降低应用成本、减少CCS过程中的能源消耗、加强对CCS与其他气候友好技术的比较效益研究和加强安全评估。

本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com
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