在“人類的和諧與發(fā)展”的永久性主題之下，“2007年諾貝爾獲得者北京論壇”的主題為“能源與環(huán)境”。與會世界各國的科學(xué)家們就能源與環(huán)境問題提出了他們的見解與設(shè)想。

本刊記者將他們的發(fā)言整理成篇，以饗讀者。

給地球涂上“防曬霜”

全球變暖現(xiàn)在已是一個不爭的事實：在過去的半個世紀(jì)當(dāng)中，世界上幾乎所有地方的氣溫都有所上升；喜馬拉雅山的冰川每年正以10～15米的速度消融；而北極冰層在過去近30年中消融了約22％。全球變暖到底是好事還是壞事呢?對一個農(nóng)民來說，如果農(nóng)作物的生長期增加了十幾天，這對他來說應(yīng)該是好事，但是對于居于海平面附近的國家的人來說，則可能使他們面臨滅頂之災(zāi)。

如果人類不加限制地繼續(xù)排放出大量的二氧化碳，溫室氣體會對全球變暖產(chǎn)生什么樣的影響呢?兩位美國科學(xué)家認(rèn)為，在本世紀(jì)全球氣溫將升高3℃——這是一個全球氣候敏感度中間值。對于平均海平面來說，氣溫上升3℃就會有25±10米的反應(yīng)，也就是說海平面在未來100年會增長25±10米的程度。僅在印度、斯里蘭卡等地，就會影響到1.46億人口，美國也會有4700萬人受到影響。

我們能不能規(guī)避氣候變化帶來的這些風(fēng)險取決于我們對全球變暖采取什么樣的應(yīng)對策略。當(dāng)然根本的原則是要減少二氧化碳和其他溫室氣體的排放，另外還要設(shè)法“捕捉”大氣中的二氧化碳。除此之外，科學(xué)家還提出了各種各樣的想法。比如，減少地球表面所接收的陽光，這可以通過控制太陽的亮度或者控制地球?qū)τ陉柟獾姆瓷鋪韺崿F(xiàn)，科學(xué)家形象地將其比喻成要給地球涂上一層“防曬霜”。聽起來似乎有些異想天開，但并不是不可能完成的任務(wù)，只是現(xiàn)在成本還太高。美國西雅圖的一家公司就在嘗試把氣球放在平流層，讓它們釋放二氧化硫，其顆粒通過反射作用阻擋部分陽光的熱量，而且二氧化硫不會像二氧化碳那樣在大氣層中長期停留。類似的還有，在沙漠上覆蓋反射膜，或用白色塑料制品做成島嶼漂浮在海面上，以反射更多陽光，甚至給地球打一把巨大的遮陽傘……實際上，早在上世紀(jì)60年代科學(xué)家們就在嘗試了。

總之，我們已經(jīng)擁有了足夠的科學(xué)技術(shù)來減少全球變暖帶來的威脅，關(guān)鍵看我們有沒有意愿和決心去做。全球變暖是一個全球性的問題，它關(guān)乎我們每一個人。

捕捉二氧化碳

加拿大由于其地域廣闊，氣候寒冷，因而成為世界上人均能源消耗最多的國家。在釋放的所有的溫室氣體中，有77％是二氧化碳，12％是甲烷，10％是二氧化氮，還有一些其他溫室氣體組分。

目前條件下，完全通過減少需求、節(jié)約能源消耗來實現(xiàn)二氧化碳減排是不現(xiàn)實的，離再生能源的大規(guī)模普及使用也還有一定距離，所以現(xiàn)在可行的方式應(yīng)該是設(shè)法捕捉和封存二氧化碳，防止其釋放到大氣當(dāng)中。

如果進行二氧化碳捕捉和封存，70％的成本要花在濃縮=氧化碳上，而一旦能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳的順利濃縮，其后的步驟則相對容易。因此，如何盡可能地濃縮更高純度的二氧化碳便是個大問題。

石灰石和白云石是自然界大量存在的鈣基材料。高溫加熱時，石灰石和白云石會釋放出二氧化碳，如果加熱溫度不夠高時，所產(chǎn)生的石灰可以被碳化而重新捕獲=氧化碳。因此，鈣基吸附劑可用于在較低溫度條件下捕捉二氧化碳，并在吸附劑再生器中釋放出純度較高的二氧化碳。

這個概念聽起來簡單，但實際上，在循環(huán)煅燒和碳化的過程中，吸附劑的鈣使用效率將嚴(yán)重下降。因此，科學(xué)家正在研究鈣基吸附劑分離二氧化碳過程中導(dǎo)致可逆性損失的原因、硫在反應(yīng)過程中的作用、吸附劑選取、吸附劑性能的改進及吸附劑壽命等問題。

石灰石等鈣基材料除了可以在較低溫度條件下產(chǎn)生作用，從而節(jié)約能源消耗外，成本低廉是它的優(yōu)點之一。吸附二氧化碳的石灰石可以進行填埋封存，或者用于石油的回收或者是進行光合作用。

應(yīng)對2050年能源危機

科學(xué)家預(yù)測，世界石油和天然氣的產(chǎn)量會在2050年達(dá)到一個頂峰。當(dāng)油氣產(chǎn)量達(dá)到頂峰的時候，也是它開始下降的時候。對于能源的需求，特別是對于中國、印度以及其他發(fā)展中國家來說，能源需求還會繼續(xù)上漲。除非我們現(xiàn)在就做好準(zhǔn)備，否則2050年就會不可避免地發(fā)生能源供應(yīng)的危機。

科學(xué)家提醒人們關(guān)注煤和鈾這兩種東西，它們將在能源的近期、中期過渡過程中發(fā)揮重要作用。

現(xiàn)在全球約有450個核電站，平均每個國家有兩個核電站。如果要想在全球范圍內(nèi)使核能能夠替代油氣資源，現(xiàn)在的這個數(shù)字是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。也許到了本世紀(jì)中我們需要的是一萬甚至兩萬個核反應(yīng)堆。但是，這也需要人類有足夠的智慧來處理這樣一種狀況，也就是說核能的和平以及安全應(yīng)用，而不是被恐怖分子或野心家用于制造核武器。發(fā)展核能可以作為未來100年到150年能源發(fā)展的一個橋梁。如果核能被大量使用，地球上鈾的儲備大概可以持續(xù)200年左右。在此之后，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕哪茉磳⒆阋阅軌蛱娲四艿奈恢谩?/p>

與對待核能的態(tài)度一樣，人們對于煤炭也抱著懷疑的態(tài)度。的確，煤的燃燒在一定程度上加劇了全球氣候變暖，處理不好還會造成環(huán)境污染。今年內(nèi)，中國很有可能超過美國，成為對全球變暖造成影響最大的一個國家，當(dāng)然，中國人均能源消費還是比美國低得多。因為中國經(jīng)濟的規(guī)模，特別是中國很大程度上依賴于煤炭，才使中國成為影響全球氣候變暖的一個重要因素。

如何緩解煤炭使用帶來的負(fù)面效應(yīng)呢?前面提到了捕捉和封存二氧化碳。這的確是我們現(xiàn)在能夠采用的最好的方式了，也是今后5-10年內(nèi)一個非常重要的發(fā)展項目。從燃燒煤炭的火電站捕捉二氧化碳，把它存儲在地球的深處，而不讓其釋放到大氣當(dāng)中。中國、俄國、美國、德國等國如果從地質(zhì)條件上進行研究的話，都可以發(fā)現(xiàn)安全存儲地點的。除此之外便是資金的投入了，因為現(xiàn)在的成本還是比較高的。

發(fā)揮太陽的威力

可再生能源一直是人們關(guān)注的焦點，而太陽能又是其中重中之重?？茖W(xué)家根據(jù)目前世界太陽能技術(shù)及市場的發(fā)展，提出到2050年可通過太陽能發(fā)電滿足全球1／4的能源需求。

利用太陽能的技術(shù)主要有3種：一是現(xiàn)在應(yīng)用最普遍也是相對最成熟的太陽能水加熱技術(shù)，這種方式提供最多的能量且環(huán)保效益最佳，全世界大約一半的太陽能系統(tǒng)安裝在中國，而且其市場年增長率居世界首位；二是太陽能聚熱發(fā)電(CSP)；三是太陽能光伏發(fā)電(PV)。增長最迅速是最有活力的太陽能利用領(lǐng)域是太陽能電池，隨著技術(shù)的創(chuàng)新和成本的下降，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)可能成為21世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)之一。

光伏發(fā)電(PV)是利用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，轉(zhuǎn)換過程中不需要透過電解質(zhì)來傳遞導(dǎo)電離子，而是采用半導(dǎo)體產(chǎn)生PN結(jié)來獲得電位。

現(xiàn)有的太陽能電池是基于多晶硅薄膜，大概每平方米300美元，能量轉(zhuǎn)化的效率約為40％。折合成每瓦的發(fā)電成本還很昂貴。隨著制造規(guī)模的不斷擴大，或者找到其他材料，比如塑料來代替硅，光伏產(chǎn)業(yè)的成本將不斷降低。現(xiàn)在的問題是，這些材料的耐用性如何，火面積使用會不會分解產(chǎn)生毒素滲入地層等等，尚纈時間來檢驗。

與PV相比，CSP并不是一個新技術(shù)。所謂太陽能聚熱發(fā)電，其原理簡單說來就是利用鏡子將太陽光線聚焦在一個裝有某些氣體或液體的管道或容器上，將氣體或液體加熱，然后帶動傳統(tǒng)的汽輪機發(fā)電。經(jīng)歷的是太陽能一熱能一電能這樣一個轉(zhuǎn)換過程。

美國、西班牙、澳大利亞甚至是瑞士都充分利用豐富的太陽能建立了類似的發(fā)電站。之所以有意義，是因為它的成本較低，而且非常適用于日照長的沙漠地區(qū)。以現(xiàn)有例子來說，64兆瓦的設(shè)備，占地幾百平方千米，它的成本只有兩億美元，可以產(chǎn)生大量的電力。有科學(xué)家測算，理論上只要將鏡子覆蓋地球上沙漠地帶的0.5％面積就能滿足全球的電力需要，而且能夠同時給沙漠地區(qū)提供豐富的淡化水，讓沙漠附近城市享受舒服的空調(diào)。

CSP利用大規(guī)模鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢，就是可以來調(diào)節(jié)不同時間段太陽能的使用。有太陽的時候可以產(chǎn)生電能把它儲存起來，這是比光伏發(fā)電更先進的地方，因為光伏發(fā)電只能用于有太陽光照的時候。

責(zé)任編輯 龐 云