碳捕獲：昂貴的拯救
剝掉附著在地球表面的二氧化碳，看起來就像是一個(gè)完美的地球拯救計(jì)劃。在某種程度上，碳捕獲與碳封存技術(shù)(Carbon Capture and Storage，下簡(jiǎn)稱CCS)，將使地球免于變暖已成為政策制定者的基本信念之一。
不難理解人們對(duì)CCS技術(shù)的熱情。在所有化石能源中，煤炭的使用最低廉、最經(jīng)濟(jì)，美國(guó)、德國(guó)和印度一半以上的發(fā)電是靠燒煤，這一比例在中國(guó)和澳大利亞則高達(dá)80%，同時(shí)提供了大量的工作機(jī)會(huì)。但是，燒煤排放的二氧化碳是燒天然氣所排放的兩倍。
這就陷入一種兩難境地：一方面，如果全世界依然像現(xiàn)在這樣用煤，減少溫室氣體將是一個(gè)“不可能的任務(wù)”；另一方面，放棄使用煤炭意味著犧牲就業(yè)機(jī)會(huì)和國(guó)際能源市場(chǎng)，對(duì)政治家來說有摧毀前途的風(fēng)險(xiǎn)。遏制全球變暖與發(fā)展經(jīng)濟(jì)之間始終存在矛盾。
如今，CCS技術(shù)提供了一條打破僵局的新路徑。
“從純技術(shù)的角度，CCS的前景非常光明。”綠色煤電公司生產(chǎn)科技與國(guó)際部經(jīng)理林凱告訴《中國(guó)企業(yè)家》。他曾參與中國(guó)首個(gè)CCS示范工程的建設(shè)。“簡(jiǎn)單來說，CCS就是在產(chǎn)生大量二氧化碳排放的地方，將二氧化碳隔離、壓縮，然后抽送到地下儲(chǔ)藏起來。”
CCS可以劃分成捕獲、運(yùn)輸和封存三個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)踐已經(jīng)證明，二氧化碳的捕獲有多種技術(shù)路線，大體可分為燃燒前捕獲、燃燒后捕獲和富氧燃燒捕獲，每條路線都有好幾種實(shí)現(xiàn)方法。在運(yùn)輸和封存方面的技術(shù)也比較成熟，特別是在石油和化工行業(yè)。把二氧化碳注入礦區(qū)以加大地層壓力、提高石油產(chǎn)量已被廣泛應(yīng)用。
不過，石油公司幾乎沒有考慮過所使用過的二氧化碳的處理問題，因?yàn)樗麄兊哪康闹皇翘岣呤秃吞烊粴獾拈_采率。直到近幾年，幾家石油公司才開始設(shè)立一些項(xiàng)目測(cè)試二氧化碳是否安全地封存在地下。其中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的是位于挪威海岸附近的斯勒普內(nèi)爾項(xiàng)目，迄今為止已運(yùn)行了13年，并沒有發(fā)現(xiàn)任何二氧化碳泄漏的跡象。
但封存的二氧化碳要轉(zhuǎn)化成礦物質(zhì)需要數(shù)萬、數(shù)十萬甚至數(shù)百萬年的時(shí)間。
“在石油公司的這些項(xiàng)目中，二氧化碳是作為一種工業(yè)應(yīng)用，但工業(yè)應(yīng)用量是很有限的。”綠色煤電有限公司劉宇博士告訴《中國(guó)企業(yè)家》，全球每年的工業(yè)利用量是1-1.5億噸，僅美國(guó)二氧化碳生產(chǎn)企業(yè)的年生產(chǎn)能力就超過1000萬噸。而一個(gè)幾十萬千瓦的燃煤電廠年二氧化碳捕獲量就接近200萬噸，相當(dāng)于中國(guó)二氧化碳生產(chǎn)企業(yè)的年產(chǎn)量總和。
封存多余的二氧化碳，至少?gòu)目臻g上是樂觀的。英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院高級(jí)講師Jon Gibbins博士指出，科學(xué)界最為樂觀的估計(jì)是地下可埋存10萬億噸二氧化碳，最保守的估計(jì)也有2000億噸，而全球目前燃煤產(chǎn)生的二氧化碳是90億噸/年。“基本可以容納我們?cè)谖磥砗荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)所排放的二氧化碳總量。”
盡管如此，技術(shù)之外的種種不確定因素仍在困擾著CCS技術(shù)的發(fā)展。很多人認(rèn)為，政界人士把緩解全球變暖的希望寄托在一項(xiàng)并非完全無懈可擊的技術(shù)之上。
水文學(xué)家擔(dān)心，深埋的二氧化碳會(huì)與燃煤產(chǎn)生的其他污染物一道侵入地層，對(duì)地下水造成污染。綠色和平組織則認(rèn)為，二氧化碳始終不會(huì)泄漏出來是幾乎不可能的。
二氧化碳溶于水后會(huì)形成碳酸，進(jìn)而跟礦物起反應(yīng)生成碳酸鹽，這樣就能夠以相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)將碳密閉起來，但碳酸也會(huì)腐蝕用來起封固二氧化碳作用的人造封層和地質(zhì)層。綠色和平組織指出，每年僅1%的泄漏率就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，幾乎完全抵消了假定的環(huán)境紅利。
更可怕的是災(zāi)難性的二氧化碳泄漏事件。1986年，喀麥隆發(fā)生過類似的慘案，深埋在尼歐斯湖底天然形成的二氧化碳突然噴發(fā)，造成鄰近村莊1746人因此窒息死亡。
這讓金融機(jī)構(gòu)看到了商機(jī)。2009年初，蘇黎世金融服務(wù)集團(tuán)表示可以為運(yùn)行中和運(yùn)行后一段時(shí)間內(nèi)的CCS電廠和存儲(chǔ)地提供保險(xiǎn)方面的服務(wù)，但CCS技術(shù)的倡導(dǎo)者則主張政府接管存儲(chǔ)庫(kù)，并同時(shí)承擔(dān)監(jiān)控費(fèi)用和法律責(zé)任。美國(guó)立法者更進(jìn)一步，同意為建議的“未來發(fā)電工廠”項(xiàng)目投保，并且同意支付這一計(jì)劃背后公司可能由于泄漏而引發(fā)的訴訟承擔(dān)損失。
科學(xué)界則在尋找讓二氧化碳加速礦化的方法。2009年3月，來自冰島、法國(guó)和美國(guó)的科學(xué)家們與雷克雅未克能源公司合作，首次把二氧化碳飽和水溶液注入地下1300多英尺處的玄武巖層，希望通過化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為巖石。此前在實(shí)驗(yàn)室條件下，他們已經(jīng)能讓礦化在四至六周內(nèi)開始，并在六個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生全面的化學(xué)反應(yīng)。
這些風(fēng)險(xiǎn)并不是發(fā)展CCS最大的障礙，比起核能所產(chǎn)生的核廢料封存與泄漏，CCS的風(fēng)險(xiǎn)顯然要小太多。真正的問題在于：在經(jīng)濟(jì)及環(huán)保層面，CCS是否真的合理？
2008年7月的G8峰會(huì)上，八國(guó)集團(tuán)曾經(jīng)提出過一個(gè)宏偉的目標(biāo)，2010年底前啟動(dòng)20個(gè)大型CCS示范項(xiàng)目，在2020年前后普及CCS技術(shù)。但時(shí)至今日，沒有一個(gè)大型示范項(xiàng)目付諸實(shí)施，因?yàn)槌杀緦?shí)在是太高了。麥肯錫估計(jì)每捕獲和處理一噸二氧化碳的成本大約在75-115美元之間，這讓開發(fā)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的價(jià)格都極具競(jìng)爭(zhēng)力。愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室技術(shù)研究領(lǐng)導(dǎo)、地球化學(xué)家特拉維斯·麥克林則估計(jì)，現(xiàn)有大多數(shù)燃煤電廠生產(chǎn)的電力，至少有25%將用于捕捉和壓縮技術(shù)，還不包括運(yùn)輸費(fèi)用。也就是說，每建三家有CCS能力的電廠，就需要建一家專門為這個(gè)進(jìn)程供電的電廠。
“為了清除二氧化碳，我們不得不額外燃燒20%至40%的煤或天然氣或石油。原來可供二百年使用的資源，現(xiàn)在也許只能供一百年使用了。從資源保護(hù)的角度來說，這是否正確呢？”麥克林強(qiáng)烈支持CCS技術(shù)，但就連他也懷疑資源保護(hù)和CCS是否兼容。
同時(shí)，CCS技術(shù)當(dāng)前最欠缺的是大規(guī)模運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)。支持者堅(jiān)信隨著時(shí)間推移和經(jīng)驗(yàn)的積累，CCS的價(jià)格將會(huì)下降。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，憑借CCS技術(shù)，到2030年每減排一噸溫室氣體的成本僅為35至60美元。而隨著各國(guó)政府實(shí)施更嚴(yán)格的限制措施，碳排放的交易價(jià)格將會(huì)上漲，兩者之間終究會(huì)達(dá)成一個(gè)平衡。
但不確定性和成本推遲了CCS的有效利用。公用事業(yè)單位不愿意采用這項(xiàng)技術(shù)，在沒有大筆補(bǔ)貼的情況下，指望企業(yè)投資更是不現(xiàn)實(shí)，沒有一個(gè)董事會(huì)會(huì)冒險(xiǎn)花掉10億歐元建造一個(gè)CCS電廠。甚至，CCS領(lǐng)域還出現(xiàn)過這樣的荒誕。喊査雇娏竞屯箍敌履茉垂具M(jìn)行了一個(gè)CCS示范項(xiàng)目，無故障地連續(xù)運(yùn)營(yíng)了4600多小時(shí)，捕獲了超過18000噸的二氧化碳，但由于是示范性項(xiàng)目，他們沒有對(duì)二氧化碳進(jìn)行任何處理，重新將其放回?zé)焽琛?/p>
“CCS不是一個(gè)有著自然需求的市場(chǎng)，它是由各國(guó)達(dá)成的協(xié)議所強(qiáng)制創(chuàng)造出來的，因此政府是推動(dòng)CCS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵力量。”Jon Gibbins認(rèn)為，當(dāng)前是發(fā)展CCS的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，如果各國(guó)不能達(dá)成政治上的共識(shí)，并有足夠的政治意愿推動(dòng)其成功，結(jié)果將是災(zāi)難性的。
不少政府正在不遺余力地支持CCS技術(shù)。美國(guó)從經(jīng)濟(jì)刺激方案中抽出34億美元，專門用來發(fā)展CCS項(xiàng)目。歐盟表示將為運(yùn)營(yíng)CCS電廠提供3億噸的排放許可，年初又提議用12.5億歐元建造幾個(gè)示范電廠，挪威、澳大利亞、加拿大、波蘭、英國(guó)和蘇格蘭也紛紛推出各種資助計(jì)劃，中國(guó)也與亞洲開發(fā)銀行合作開展有關(guān)CCS能力建設(shè)的技援項(xiàng)目。
政治家們還在努力推動(dòng)CCS納入全球碳交易體系。2009年5月27日，挪威卑爾根舉辦了全球首次CCS高級(jí)別會(huì)議，會(huì)議形成了一個(gè)準(zhǔn)備在今年年底在哥本哈根會(huì)議上遞交的議案——把CCS技術(shù)納入清潔發(fā)展機(jī)制框架(CDM)，為發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家輸出CCS技術(shù)和資金支持提供便利。
“對(duì)中國(guó)來說，有兩點(diǎn)非常重要。一是要明白使用CCS可以減排多少，二是在新建的電廠項(xiàng)目中，做好CCS部署的預(yù)留工作。”氣候變化委員會(huì)高級(jí)經(jīng)濟(jì)學(xué)家麥克·湯姆森告訴《中國(guó)企業(yè)家》，中國(guó)一定要關(guān)注CCS技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)橹袊?guó)煤炭使用量非常大，而且還在建很多燃煤電站。“只有做好這兩個(gè)工作，未來中國(guó)有了減排目標(biāo)、或者其他國(guó)家愿意付錢讓中國(guó)CCS電廠減排時(shí)才不至于被動(dòng)。”
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，CCS技術(shù)與IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))技術(shù)相結(jié)合，將在2050年能成為中國(guó)最大的出口專利，能最大地創(chuàng)造外匯，因?yàn)橹袊?guó)是二氧化碳最大的排放國(guó)。
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