珠海九龙医疗美容:碳捕获与气候变化的未来——气候酷派媒体研修班回顾

英国总领事馆文化教育处的气候酷派媒体研修班6月18日上午在上海豫园的万丽酒店举办，环境很高级，点心很好吃，更重要的是内容很丰富。

它的主题是：碳捕获与气候变化的未来。

主讲人是伦敦帝国大学机械工程系、能源技术及可持续发展研究组、英国碳捕获和储存联盟的首席研究员Dr. Jon Gibbins博士以及他的学生Dr. Li Jia，他们介绍了有关碳捕获方面相关的知识，此外，来自复旦大学新闻学院的张志安博士介绍了媒体应该如何关注并报道此类新闻。
因为是活动回顾，而且我其实跟这个领域完全不沾边，所以只是现学现卖，并提出了自己的疑惑，把信息分享给大家，欢迎各位读者讨论，并提出质疑，那些专业的问题，还是留给专业的人来回答吧：）。
请支持环保事业。

什么是碳捕集与封存？

碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，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，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。 CCS技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节，它可以使单位发电碳排放减少85%-90%。
关于这项技术的研究可以追溯至1975年，当时的美国将二氧化碳注入地下以提高石油开采率，但将它作为一项存储二氧化碳以减少温室气体排放的环保工程，则开始于1989年的麻省理工大学，直至近年来，这项技术得到更多的重视和研究。它被认为是一种可能的，减少空气中二氧化碳浓度的方法。目前，据专家介绍，从技术层面来说，应用于碳的捕集、运输以及封存的各项技术其实都是已有的、成熟的，只不过在此前并未应用于CCS方向，问题主要存在于现有发电厂的改造以及新建发电厂的技术和资金投入。

二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuel combustion）和燃烧后捕集（Post-combustion）。无论哪种捕集方法，简而言之是将燃煤发电厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等等制备后，将二氧化碳分离并收集起来。
二氧化碳运输，捕集到的二氧化碳必须运输到合适的地点进行封存，可以使用汽车、火车、轮船以及管道来进行运输。一般说来，管道是最经济的运输方式。 2008年，美国约有 5800千米的二氧化碳管道，这些管道大都用以将二氧化碳运输到油田，注入地下油层以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery，EOR）
二氧化碳封存的方法有许多种，一般说来可分为地质封存（Geological Storage）和海洋封存（Ocean Storage）两类。地质封存一般是将超临界状态（气态及液态的混合体）的二氧化碳注入地质结构中，这些地质结构可以是油田、气田、咸水层、无法开采的煤矿等。把二氧化碳注入油田或气田用以驱油或驱气可以提高采收率；注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气（甲烷）驱出来，提高煤层气采收率。若要封存大量的二氧化碳，最适合的地点是咸水层。咸水层一般在地下深处，富含不适合农业或饮用的咸水，这类地质结构较为常见，同时拥有巨大的封存潜力。不过与油田相比，目前人们对这类地质结构的认识还较为有限。海洋封存是指将二氧化碳通过轮船或管道运输到深海海底进行封存。这种封存办法也许会对环境造成负面的影响，比如过高的二氧化碳含量将杀死深海的生物、使海水酸化等，此外，封存在海底的二氧化碳也有可能会逃逸到大气当中（有研究指出，海底的海水流动到海面需要1600年的时间）。总的来说，人们对海洋封存的了解还是太少。

碳封存示意图（点击看大图）

对于这项技术的疑虑

首先，资金投入是一个巨大的问题，该有谁来买单？政府还是企业，或者环保组织？应该如何保证每一座新建的发电厂或每一座已经存在的旧发电厂都能够安装这些二氧化碳捕集设备？
与没有捕集设备的传统发电技术相比，所有用于大型发电厂分离高浓度二氧化碳的现有技术都要求大量增加设备以及消耗能源。不同的捕集方法带来的增加设备的形式和能源消耗的性质可能各不相同，但共同的结果是：安装二氧化碳捕集设备的火力发电厂相比，其发电的基本成本更高，发电效率更低。在这一点上，发电厂会愿意吗？电价是否上涨？会否因为电价上涨而导致社会经济波动？不仅如此、运输管道，将二氧化碳注入地下的设备，每个地方都需要钱。如果投入和产出不成正比，哪个企业会傻到这个程度？如果我们能像挪威那样，对向空气中排放二氧化碳的企业征收昂贵的碳税（每公吨30美元），也许他们才会自觉一点。
事实发生在眼前：2008年，美国能源部曾经计划在伊利诺伊州的马顿市建造一个名为未来发电的发电厂，这将是世界上第一座集二氧化碳捕集和封存、发电、制氢于一体的研究型电厂。它最初的预算是8亿美元，然而，当新工厂建造价格上升至18亿美元时，能源部取消了这一计划。

另一个方面来自二氧化碳的封存，无论是地质封存还是海底封存，但是人们都担心二氧化碳可能会慢慢地泄漏出来，尤其是海洋，会否引起海水酸化、海平面上升，导致新一轮的生态恶化？
哈佛大学地球与行星科学教授丹尼尔·施拉格2006年在《美国科学院院刊》上发表了一篇论文，提出将二氧化碳储藏在数百米以下的深海海床的多孔沉积物中。在这个深度，二氧化碳受到更高的压力和温度的控制，应该会减少活性，能够无限期地封闭在那里，施拉格认为，留存在多孔岩石中数百万年的海水钻出疏散的通道有助于减轻岩石承受的压力。他说，古老的海水与当代的海水非常近似，因此释放出来也不会造成生态影响。随着时间的推移，释放出来的海水会使海平面增高，不过增幅不大。如果每年封存四百万吨二氧化碳，在一百年内只会使海水升高一微米。即使一千家发电厂开始在海里封存碳，海平面在一百年内也只会升高一毫米。”

哥伦比亚大学莱蒙特·道荷提地球观测所研究的科学家戴夫·戈德伯格认为这是正确的，他说：“海洋如此广阔，不管是通过提升海底还是取代原来驻留的海水，注入二氧化碳都不会使海平面升高多少，不过，细菌的生态也许有可能被改变。”
而实际情况是，在挪威，1996年，挪威政府将斯莱普尼肯尔气田地区作为存碳区，他们在距离斯莱普尼肯尔A平台几百米远处建立了一个收集工厂，这个足球场大小的设备由四根混凝土圆柱支撑，放置在常有风浪的北海海平面30米之上。根据已经公布的资料，二氧化碳被注入了海床一公里下的沙石层之中，被一个多孔的砂岩层和一个名叫Utsira，长700公里，宽70-80公里的大水库所吸收，其上方覆盖着数百米不透二氧化碳的细泥岩。至今过去十三年，官方数据声称这已经证明了这项技术的安全性。

但环保组织绿色和平提出质疑，他们的数据显示，重注入的二氧化碳向海底移动的速度越来越快，也就是说有一天他们很可能会泄露出来，由于二氧化碳比空气中，会沉积在大气层的下方，1986年喀麦隆曾经由于地震，引发120万吨二氧化碳从尼奥斯湖中泄露出来，导致1700人死亡。如果挪威的海底发生类似的事情，后果将会如何？

在现场我们就这个问题询问了专家，他的回答是：“我们会对这些存放地点进行监控，如果因为岩层的问题发生了泄漏，说明这个地点不适合存放，因此会将这些诸如的二氧化碳抽出来。同样的，二氧化碳在岩层中存放的时间越久，就越稳定，最后会和岩层结合在一起，如果十年没发生问题，一百年就不会发生问题，…… 一万年、十万年都不会发生问题。”
但是，如果发生地震或海底火山爆发，或者仅仅是因为岩层断裂而引起的二氧化碳泄漏，不论它们发生在什么时候，我们能不能及时监测到这些变化，又有没有时间将这些二氧化碳及时安全地抽离出来？或者，按照专家所说，存放的时间越久这些二氧化碳越稳定，那么当二氧化碳发生缓慢泄漏的时候，我们又如何将那些已经与岩层结合，但是在将来可能散逸出来的二氧化碳呢？这个答案谁来告诉我们？

不同的声音

环保组织地球之友的一份报告指出：以英国为中心的碳抵消行业有着数十亿美元的交易量，但这个行业并没有起到降低全球温室气体排放的作用。报告指出，碳抵消计划的问题在于，它减少的温室气体比科学家所说的避免灾难性气候变化所需的量要小的多。同时，他几乎既不能够证明没有抵消资金的话，抵消计划就不可能够推行，也不能够计算清楚一项计划究竟能够减少多少碳排放。

另外一份名为《碳捕捉技术无法令炭变洁净》(Carbon Capture Can’t Make Coal Clean)的报告指出：煤炭，它现在不会，也永远不可能被净化。化石燃料的应用已经对人类文明构成了威胁，因而要尽一切所能去淘汰它。”这份报告说：的确，CCS值得深入研究，但研究的方向应该是如何使之应用于其他领域，而不是成日与炭为伍。因为最终CCS可能还需要利用地质工程学的方法来将温室气体以及二氧化碳排出大气层。如果它能成功作用于二氧化碳，那它或许还能进一步开发应用于沼气及其他温室气体。
这份报告还指出了目前存在的一些问题：每捕获一吨二氧化碳的成本大约在70美元，却最多只能捕获90%的二氧化碳排放量。此外，它需要很多的能源来完成去碳工作，也就是说，你必须再多消耗25%的煤炭才能将原先产生的二氧化碳去除，此外，最后你仍然不得不面对那好几吨含有二氧化碳的冷冻氨呢，更蠢的一件事情是，阿尔斯通电力公司和威斯康新能源公司进行了一个示范项目：用冷氨法从锅炉烟气中吸收二氧化碳以展示碳捕集技术的可行性。这一项目已无故障地连续运营了4600多个小时，并在过去的一年里捕获了超过18,000吨的二氧化碳。但是，由于这只是示范性项目，所以阿尔斯通没有对二氧化碳进行任何处理，就将它和其他的锅炉烟气重新放回了烟囱。
“远离炭吧，还是把精力花在那些在未来更有应用前景的能源上吧……比如太阳热发电。”这份报告如是说。

碳捕集与封存发电站（点击看大图）

在中国，捕集预留？

目前，煤电在中国电力结构中占有极高的比例，每年新增装机容量70GW，中国目前的二氧化碳排放也处在世界前列。处理这些二氧化碳势在必行，但我们应该以何种方式？据地质学家介绍，中国作为碳排放大国，拥有足够多的二氧化碳封存点。CCS是否应该作为中国的首选方法呢？

目前，包括中国在内，全球工业界需要更换大量已经到达使用寿命的发电厂，在一些经济快速发展的国家，预计还要额外大幅度的增加发电能力，在中国、美国、印度很可能建设大量发电厂，而燃煤是主要的能量来源。然而CCS技术目前远远未能达到应用的水准，因此捕集预留发电厂的概念应运而生。捕集预留事实上是一个设计概念，意即在条件成熟时使得化石燃料电厂能更为经济地改造为配有二氧化碳捕集与埋存技术装备的电厂。捕集预留不应单纯局限于捕集，因为二氧化碳捕集与埋存是捕集、运输与埋存的集合。因而捕集预留的概念也包括厂址的选择，将捕集到的尽可能多的二氧化碳运送至封存地点，以降低整个CCS过程的总体成本。
《京都议定书》提出的清洁发展机制中说明，减排成本高的发达国家提供技术和资金，在减排成本低的发展中国家实施减排项目，发展中国家不承担减排义务。这是否暗示着，在我国兴建新的捕集发电厂以及旧电厂改造是由发达国家来买单？这个问题的答案目前没有人给出答案。

与此同时，华能集团已经赶在去年奥运前夕在北京建设了我国首个碳捕集示范燃煤电厂，年回收二氧化碳能力为3000吨，由于没有封存，这些二氧化碳据说在提纯后卖给了食品加工企业用以生产碳酸饮料并获得了双倍利润。最近，华能集团又提出将在世博前夕在上海启动第二个碳捕集示范项目，年捕集1万吨二氧化碳，但这只占很小的比例，成本却十分昂贵。
“按目前的技术计算，碳捕集成本约在200元/吨，而实际处理加工至可进行商业应用的程度每吨还需增加150元投入”华能集团公司科技部长蒋敏华如是说。这些项目是否只是面子工程？我们还会做出哪些努力？我同样不得而知。

但是，在09年6月3日召开的康奈尔全球可持续企业论坛上，美国前副总统、环保倡导者阿尔?戈尔指出：中国许多燃煤电厂应用的都是老式技术，效率低下……碳捕集与封存将消耗中国老式电厂高达50%的能量……运用CCS技术将会非常困难。不过他表示，除了碳捕集与封存技术，中国可以找出很多方法实现温室气体减排。

看上去很美

按照CCS专家的美好设想，全球性的捕集预留项目能够在2020上马，2025年发展成一定规模（我的笔记可能有误），这仅仅是个开始，就目前而言，CCS的成本太高，捕获的量相比于我们的排放量又太小，远远地脱离了实际，然而，在不久的将来，情况能否改善呢？对于目前的我们来说，相比于期待将发电厂的二氧化碳捕集并封存，更重要的，应该是减低排放，节约能源并寻求更洁净的替代能源。多种树吧，那才是最可靠的二氧化碳封存方式。

*文中大部分资料编辑整理自活动提供的资料以及译言网，感谢原作者以及译者。

*质疑仅代表个人想法，与松鼠会立场无关。

延伸阅读：
译言：环保科技——CCS技术

捕集预留网（貌似有广告倾向）

英国领事馆·气候酷派