碳捕集与封存 遏制气候变暖

北京热电厂二氧化碳捕集试验示范装置

南极气候变暖加速使企鹅面临生存危机

近日世界首个实时碳排放计量器在纽约揭开面纱，显示大气中温室气体数量。

　　今年夏天，北京气温屡创新高，热浪烘烤之下，喝上一杯冰镇的碳酸饮料，感觉从里爽到外。为什么碳酸饮料有如此功效？这是因为碳酸饮料里含有大量二氧化碳，遇热易挥发，碳酸饮料进入体内遇“高温”，使二氧化碳迅速从口腔中逃逸出来，带走了部分热量，使人顿感消暑解渴。

  也许人们还不知道，北京部分碳酸饮料中添加的二氧化碳，来自一项目前备受关注的技术——碳捕集和封存，这项新技术事关人类面临的重大挑战——“全球气候变暖”，该技术对减少温室气体排放具有深远的意义，将为人类减缓气候变暖带来希望。

  碳捕集与封存（简称CCS）是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。它包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节，可以使单位发电碳排放减少85%至90%。

  捕集二氧化碳可达食用程度

  “北京已有比较成熟的碳捕集技术，现在许多碳酸饮料里的二氧化碳都是从北京高碑店热电厂试验示范装置中生产的，纯度非常高，大家可以放心喝。”西安热工研究院北京分院二氧化碳控制与减排研究所黄斌博士表示。

  北京高碑店热电厂二氧化碳捕集试验装置，是我国首个燃煤电厂烟气二氧化碳捕集示范工程，在2008年7月北京奥运会之前建成投产，预计年回收二氧化碳能力可达3000吨。黄斌就是提供二氧化碳捕集技术的负责人，他说，烟气二氧化碳捕集技术工作原理，就是让电厂排放出来的气体，通过可以吸收二氧化碳气体的化学物质，对烟气中二氧化碳进行捕获，该项技术的二氧化碳回收率可以超过85%，对于减少现有电站的二氧化碳排放具有重要意义。

  黄斌说，从高碑店热电厂二氧化碳捕集试验装置里捕集出的二氧化碳，精制以后可以达到食用的程度，就是99.9%至99.99%的程度，截至2009年春节，二氧化碳捕集系统运行稳定，销售食品级二氧化碳已超过800万吨。

  如何科学利用二氧化碳

  要减少一种物质对人类的危害，最好的办法就是科学利用。黄斌博士说，二氧化碳其实也有两面性。一方面会产生温室效应；另一方面也会对人类有利，比如说用作植物气肥和果蔬保鲜剂。还可作为某些灭火器的原料，工业上可制纯碱、尿素、汽水等，二氧化碳的成品干冰可作制冷剂，保藏容易变坏的食物，还可用于人工降雨。另外在温室栽培中，常用二氧化碳作为肥料。

  目前全球二氧化碳工业利用量大约是每年1至1.5亿吨。美国是世界上最大的二氧化碳生产国和消费国，生产能力每年约1000万吨。中国有二氧化碳生产企业100家左右，生产能力是每年200至250万吨，而一个几十万千瓦的燃煤电厂，一年能捕获二氧化碳100至200万吨，同目前中国企业生产的二氧化碳的总量是差不多的，黄斌说，“目前人类对二氧化碳的消费量是非常有限的，因此人类面临的一个问题是，由于过度地使用化石原料造成了二氧化碳过多，而人类无法消费多出的庞大的那部分，所以造成了一系列气候和生态问题。”

  彻底做法是把多余二氧化碳封存

  如何处置多出来的二氧化碳，一个“异想天开”的解决方案出台了：把人类排放的二氧化碳气体捕捉并集中起来，深埋于海底或地下，彻底解决因温室气体而引发的全球气候变暖威胁。

  “地质封存、深海封存将成为被捕获后的二氧化碳主要去向。”黄斌博士说，二氧化碳被捕获后，必须对其进行安全、长期地封存，才能最终完成控制二氧化碳进入大气的工作。地质封存被普遍认为是未来主流的封存方式，其原理是将捕获到的二氧化碳用管道输送到地下深处长期或永久性“填埋”在地质中。而其中最有存储潜力的地质结构是正在开采或已枯竭的油田和气田、盐田以及深煤层和煤层气层。据估计，若按现在人类二氧化碳的排放量，全世界的盐田可存储今后几百年人类排放二氧化碳的总和。

  黄斌介绍，向即将耗竭的油气储层和不可开采的甲烷煤层注入二氧化碳是一种“增值”的埋存方式，试验研究表明，注入2倍体积的二氧化碳，可以驱替一倍体积的甲烷气体，目前，世界上有70个油田通过注入二氧化碳来提高石油回采率，是一种非常有前景的碳埋存技术。

  深海封存是指把二氧化碳注入深海中以进行长时间的存储，大部分二氧化碳在深海中将与大气隔离若干世纪，目前深海封存在全世界还未被真正采用，也未开展试点示范，仍处于研究阶段。

  二氧化碳封存面临的科学疑问是，将巨量的二氧化碳储存到地下或深海，是否有可能逃逸出去？对此黄斌解释说，令人乐观的是二氧化碳并不需要被永久封存，封存的时间只要保证自然界中碳循环将大气中的二氧化碳降到工业化之前的水平即可，“只要二氧化碳的封存可以在几千年内防止严重泄漏，届时碳循环就可以解决这个问题，从目前来看，人类的科技发展应该可以做到。”

  碳捕集和封存技术将力挽狂澜

  中国科学院院士、中科院地学部原主任孙枢指出，碳捕集和封存是一种实现全球温室气体低排放的关键技术。“减排”除了节约能源、利用清洁能源和清洁燃烧技术外，重要的途径是二氧化碳的捕集和埋存。随着工业化进程和经济社会的发展，燃烧化石燃料所导致的空气污染和温室效应，已严重地威胁着人类赖以生存的地球环境，全球气候变暖是各国可持续发展面临的共同挑战，解决方法是寻求成本低且有效的方案来减少二氧化碳的排放。

  孙枢院士认为，目前二氧化碳的工业分离、管道运输、地质封存和工业利用等方面已经形成成熟的市场，这使二氧化碳捕集与封存技术有可能力挽狂澜，成为减少温室气体排放的有效措施。 高耀寿

  北半球永冻土中储有1.5万亿吨碳

  一个国际研究小组日前公布研究报告称，北半球永冻土层中冷冻碳的储量可能超过1.5万亿吨，是此前估计的两倍左右。

  研究人员表示，这些冷冻碳主要分布在北极以及加拿大、哈萨克斯坦、蒙古国、俄罗斯、美国、格陵兰等国家和地区，储量约为目前大气中碳含量的两倍。一旦气温升高导致永冻土层开始融化，大气中两种温室气体——二氧化碳和甲烷的含量将急剧增多，从而进一步加速全球变暖。

  研究人员预计，这些永冻土层中的碳在本世纪全球气候变化过程中将产生重要作用。

  这项研究由加拿大农业和粮食部、澳大利亚联邦科学和工业研究组织以及美国佛罗里达大学研究人员联合完成，研究成果刊登在美国地球物理学联合会出版的《全球生物地球化学循环》杂志上。