在全球變暖背景下，怎樣處理不斷增長(zhǎng)的二氧化碳排放量是一個(gè)世界性難題。據(jù)新華社報(bào)道，一個(gè)國(guó)際科研小組近日在國(guó)際權(quán)威雜志《科學(xué)》上報(bào)告說(shuō)，他們把二氧化碳注入地下玄武巖層，并借助自然化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為固態(tài)碳酸鹽。

長(zhǎng)期以來(lái)，碳捕捉與封存技術(shù)（carbon capture and storage，CCS）被視為應(yīng)對(duì)全球變暖的一種重要方案，即從工業(yè)生產(chǎn)或燃燒化石燃料所產(chǎn)生的氣體中分離出二氧化碳，然后注入一定深度的地下巖層中封存。通常選擇的封存地點(diǎn)是廢棄油氣田等，但一些專家擔(dān)心，這些氣體將來(lái)還會(huì)泄漏回地面，技術(shù)安全性有待驗(yàn)證。

與水混合注入地下

為此，美國(guó)和歐盟的一些機(jī)構(gòu)從2012年開(kāi)始在冰島實(shí)施名為“碳固定”的試點(diǎn)項(xiàng)目。冰島有多座活火山，火山噴發(fā)形成的玄武巖廣泛存在于地下，這種巖石的鈣、鎂、鐵含量高，可與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)的碳酸鹽礦物質(zhì)。

這個(gè)項(xiàng)目由美國(guó)哥倫比亞大學(xué)、冰島大學(xué)、冰島雷克雅未克能源公司、英國(guó)南安普敦大學(xué)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合實(shí)施，研究人員先把此前收取的二氧化碳與水混合，然后注入到地下400米至800米深處的玄武巖層中。

科學(xué)家希望玄武巖能夠儲(chǔ)藏及永久礦化大量的氣體。在玄武巖中，溶解的二氧化碳能夠與鈣和鎂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在數(shù)十年中形成石灰?guī)r。

一些專家原以為相關(guān)化學(xué)反應(yīng)需經(jīng)過(guò)數(shù)百年乃至數(shù)萬(wàn)年才能完成，但最新研究顯示，這一化學(xué)反應(yīng)的速度比此前預(yù)測(cè)的要快得多。

“我們的研究結(jié)果顯示，所注入的二氧化碳含量的95%至98%在不到兩年的時(shí)間內(nèi)便發(fā)生了鈣化（即轉(zhuǎn)化為固態(tài)碳酸鹽），”論文第一作者、南安普敦大學(xué)地質(zhì)工程學(xué)副教授于爾格·馬特（Juerg M. Matter）在一份聲明中說(shuō)，“這個(gè)速度非常令人吃驚?！?/p>

缺點(diǎn)是消耗大量水

馬特說(shuō)，固態(tài)碳酸鹽礦物質(zhì)沒(méi)有泄漏風(fēng)險(xiǎn)，因而這種方式可以永久且對(duì)環(huán)境無(wú)害地封存二氧化碳。玄武巖是地球上最常見(jiàn)的巖石類型之一，在世界許多地方的大陸邊緣地帶廣泛存在，因此有潛力用于大量封存二氧化碳。

但專家也表示，用上述方法將二氧化碳注入玄武巖層之前，需先把二氧化碳與水混合，因而所需用水量非常大，封存1噸二氧化碳需要大約25噸水。未來(lái)可以探索使用海水來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

“碳固定”是一個(gè)小型試點(diǎn)項(xiàng)目，目前冰島雷克雅未克能源公司正在開(kāi)展更大規(guī)模的試驗(yàn)，把一個(gè)從地?zé)岚l(fā)電廠捕捉的近5000噸二氧化碳封存到地下。研究人員認(rèn)為，這種新型固碳技術(shù)將會(huì)提高公眾對(duì)碳捕捉與封存技術(shù)的接受度。

背景鏈接

由于過(guò)度使用化石原料產(chǎn)生了過(guò)多二氧化碳，而人類無(wú)法消費(fèi)多出的龐大部分，所以造成了一系列氣候和生態(tài)問(wèn)題，于是碳捕捉與封存概念應(yīng)運(yùn)而生。

碳捕捉與封存技術(shù)是指將大型發(fā)電廠所產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái)，并用各種方法儲(chǔ)存以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。這種技術(shù)被認(rèn)為是未來(lái)大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)可行的方法。因此，完成封存僅是成功的一半，科學(xué)家和工程師還必須找出如何從工業(yè)設(shè)施里捕獲二氧化碳，并以最節(jié)約成本的方式將它們運(yùn)輸?shù)礁綦x地點(diǎn)。

二氧化碳封存的方法有許多種，一般說(shuō)來(lái)可分為地質(zhì)封存和海洋封存兩類。地質(zhì)封存一般是將二氧化碳注入地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，這些地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以是油田、氣田、咸水層以及無(wú)法開(kāi)采的煤礦等。研究表明，二氧化碳性質(zhì)穩(wěn)定，可以在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)被封存。若地質(zhì)封存點(diǎn)經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎地選擇、設(shè)計(jì)與管理，注入其中的氣體可以封存1000年以上。海洋封存是指將二氧化碳通過(guò)輪船或管道運(yùn)輸?shù)缴詈：５走M(jìn)行封存。

二氧化碳的捕捉方式主要有三種：燃燒前捕捉、富氧燃燒和燃燒后捕捉。捕捉到的二氧化碳必須運(yùn)輸?shù)胶线m的地點(diǎn)進(jìn)行封存，可以使用汽車、火車、輪船以及管道進(jìn)行運(yùn)輸。而且即使一個(gè)碳礦化產(chǎn)業(yè)能夠啟動(dòng)，要在全球技術(shù)水平上建立它，將需要完成一個(gè)重建石油工業(yè)規(guī)模的任務(wù)量。

作為一項(xiàng)新的減排技術(shù)，碳捕捉與封存技術(shù)尚處于研發(fā)階段，并未開(kāi)始大規(guī)模商業(yè)推廣，在技術(shù)上和制度上都存在著許多問(wèn)題和障礙。在政策法規(guī)方面，對(duì)于碳捕捉與封存技術(shù)的應(yīng)用，特別是二氧化碳的運(yùn)輸與封存，缺乏明確的監(jiān)管監(jiān)測(cè)，相關(guān)法律法規(guī)將會(huì)成為嚴(yán)重的阻礙。

目前，與碳捕捉和封存技術(shù)相關(guān)的國(guó)際法律框架可分為兩個(gè)方面：一是對(duì)碳捕捉與封存的技術(shù)界定，如《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》及其《京都議定書(shū)》等；二是對(duì)捕捉的二氧化碳在海洋封存的規(guī)定，如《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》和《防止傾倒廢物和其他物質(zhì)污染海洋的公約》等。

歐盟一直以來(lái)不但是碳捕捉與封存技術(shù)研發(fā)的先驅(qū)，同時(shí)也始終積極倡導(dǎo)碳捕捉與封存的相關(guān)立法和各方面實(shí)施的制度化和規(guī)范化。歐盟委員會(huì)為加強(qiáng)對(duì)碳捕捉與封存實(shí)施的管理，于2008年1月發(fā)布了二氧化碳封存指令草案。該指令為應(yīng)對(duì)氣候變化、確保二氧化碳的地質(zhì)封存不對(duì)環(huán)境造成危害提供了法律框架。此外，歐盟還成立了專門(mén)的技術(shù)委員會(huì)，對(duì)碳捕捉與封存的具體實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo)和協(xié)助。