閆 巖

2010年6月,靠“羊、煤、土、氣”發(fā)展起來的內蒙古鄂爾多斯高原上,建起了一座讓當?shù)厝藫P眉吐氣的環(huán)保工程——“碳捕獲與封存”工業(yè)化示范項目。這項技術不僅能對燃煤電廠產(chǎn)生的二氧化碳進行捕集,而且還能把捕集到的二氧化碳封存在地下鹽水層中。

碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage,以下簡稱CCS)是將能源生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集后進行封存,避免其排放入大氣,引起或加劇氣候變化的一項新技術,它除了直接減少二氧化碳的排放外,還能實現(xiàn)石油、煤炭等化石能源的可持續(xù)利用。

目前,全球每年燃煤產(chǎn)生的二氧化碳達90億噸?？茖W界最為樂觀的估計是,地下可埋存10萬億噸二氧化碳,保守估計這一數(shù)字亦達2000億噸,這可能等于未來數(shù)百年燃煤產(chǎn)生的二氧化碳排放量,也與迄今為止人類已排放出的二氧化碳總量相當。

“CCS技術可以快速、大規(guī)模地降低大氣中的二氧化碳濃度,能在使用煤作為主要能源的條件下,實現(xiàn)二氧化碳減排的目標。”中國科學院南海海洋研究所研究員周蒂對此感到樂觀。

CCS中國初布局

在美國、德國和印度,一半以上的發(fā)電是靠燒煤,而這一比例在中國則高達70%。業(yè)界的看法是,不論中國如何加大可再生能源的利用,在可以預見的未來仍將很難把能源對煤炭的依賴度降低到50%以下。

“這也就意味著,為中國燃煤電廠排放的二氧化碳尋找出路的問題,將長期困擾我們。”中國科學院武漢巖土力學研究所研究員李小春告訴《中國新聞周刊》,在全球應對氣候變化的情況下,CCS成為一個必須考慮的減排途徑。

在鄂爾多斯項目建設之前,中國已有三個CCS工程:2008年投產(chǎn)、位于北京的高碑店熱電廠項目;2009年投產(chǎn)的上海石洞口第二熱電廠項目;2010年1月20日投產(chǎn)的重慶合川雙槐電廠項目。其中前兩個項目隸屬于華能集團,第三個項目則為中電投集團所運營。

但上述三個項目都僅僅運用了CCS技術的前半部分——碳捕獲,對于碳封存技術并未涉及。由神華集團在鄂爾多斯建立的項目則在碳捕獲之后,首次使用了封存技術。

作為廣東省CCS項目的負責人,周蒂牽頭的中英合作“廣東省二氧化碳捕獲與封存可行性研究”在今年3月宣告啟動。據(jù)介紹,該項目將會對選定的新建電廠做CCS技術的“捕集預留”建議,對電廠需要如何設計、成本會增加多少等問題給出答案,并與未做捕集預留而在后期強制改建碳捕獲裝置的工程進行對比。

周蒂表示,“國內任何一個二氧化碳排放量高的大型企業(yè),只要其壽命在50年以上,就必定會在其生存期間承擔二氧化碳減排任務。二氧化碳捕集預留將可以減少企業(yè)因事后改造而引發(fā)的資金和時間成本?！?/p>

中國已建成的CCS項目都在長江以北地區(qū),而與北方產(chǎn)煤省份相比,廣東作為能源有限的發(fā)達省份,“減排”比“節(jié)能”具有更大的潛力和必要性。周蒂認為,廣東在發(fā)展CCS上存在一定的優(yōu)勢,如經(jīng)濟基礎好、政府有良好的意識等,而且,廣東臨近海洋的地理優(yōu)勢也將為二氧化碳的封存提供方便。

順暢的開局

作為富煤少油的國家,近年來數(shù)個碳捕獲裝置的接連“開張”,標志著中國在減少溫室氣體排放技術上邁出了重要的一步。而在此前,與從2001年開始就在CCS上耗資7000萬歐元的德國等西方國家相比,此項技術在中國一直未被重視。

直到2006年,中國和澳大利亞把CCS作為兩國合作的重點。當年,國家發(fā)改委給華能集團下了一個任務:在2008年奧運會開幕之前,新建的CCS示范項目要投入運行。

作為華能高碑店和石洞口兩個熱電廠CCS項目的負責人,西安熱工研究所有限公司總工程師許世森見證了CCS技術在中國的發(fā)展歷程。

自建成至今兩年的時間里,位于北京東郊的高碑店熱電廠碳捕獲裝置已經(jīng)得到了一些碳捕獲的數(shù)據(jù)。該廠捕獲的3000多噸二氧化碳,全部以每噸500元至600元的價格外銷給氣體商以滿足工業(yè)和食品等行業(yè)對二氧化碳的需要。商業(yè)運作的盈余讓碳捕獲裝置得以成功地持續(xù)運作。

“之所以前兩個項目僅做捕集,是由于封存的成本太高。目前中國需要讓捕獲的二氧化碳得到利用,這樣才能維持捕獲的穩(wěn)定運行,通過穩(wěn)定運行才能考驗工藝是否可靠。”許世森告訴《中國新聞周刊》。

不過,從示范到大規(guī)模工業(yè)化,碳捕獲的消納方法必須尋找新的路徑。“下一步我們計劃和石油公司合作,開展‘二氧化碳驅油示范項目。雖然這對電力行業(yè)和石油部門是雙贏,但還是需要國家層面的協(xié)調。”據(jù)許世森介紹,二氧化碳驅油是將二氧化碳注入油井,以此提高采油效率。

但是,即使將二氧化碳驅油與二氧化碳商業(yè)利用加在一起,也只能消納二氧化碳排量的少部分?！白罱K的做法還是要進行封存。”許世森擔心的是,二氧化碳的封存沒有經(jīng)濟利潤可言。在他看來,“要想減排,就要實現(xiàn)大量封存。屆時只能依靠政策的支持了,比如通過收碳稅的方式。另外,也要靠大家認知的轉變?！?/p>

攻關封存技術

碳封存是指將大量捕獲到的二氧化碳,存儲在地質結構之中,從而減少二氧化碳的排放。目前常見的三種封存方式是:將捕獲的碳封存于地下底層的自然孔隙中;地質深層的鹽水層封存;以及海洋封存。

據(jù)周蒂介紹,海洋封存又分為海底下封存和海水層封存。將二氧化碳封存在海底以下,在技術上是完全可行的。挪威曾在 1996年完成一項碳回灌海底的工程。聯(lián)合國相關機構檢測證明,其至今仍是安全的。但在海水層中封存碳還有較大的不確定性?！耙驗樘既苡谒?質量變大會下沉到海底。這是否會影響海底生態(tài)還有待考證?！敝艿僬f,除海洋封存外的另外兩種封存方式,也同樣存在著不確定性。

“目前的難點是對地質的勘探是否準確,對封存地點地質構造的勘察是否有把握;埋存下去后要進行監(jiān)測,到底能保存多久,可能會從什么地方泄漏,所有這些都需要進行示范。”許世森說,目前,中國對于碳封存技術的研究正在升溫,中科院、電力、石油等部門對此都很感興趣。

去年6月,歐盟委員會通過了一個最高資助額達5000萬歐元的新計劃,資助中國CCS項目的建設與運行。與此同時,中美之間在 CCS上的合作也已經(jīng)展開。

英國、澳大利亞等國家已經(jīng)著手建立CCS相關的法規(guī)和標準,而中國在這方面尚未起步。如此真空領域,監(jiān)管部門很難對CCS的選址、運輸、運行以及后續(xù)活動進行科學、合理的評估和管理。

盡管如此,許世森還是樂觀地估計,中國在CCS技術上并沒有太多的瓶頸,關鍵是能否獲得政策和資金上的支持,以及實現(xiàn)部門間的協(xié)作?！皣乙郧皩CS的投入很少,僅有的一些也只是用在實驗室研究上。”但是許世森相信,CCS技術必將進入國家“十二五”規(guī)劃中。★