关于碳封存技术的进展及对策建议
关于碳封存技术的进展及对策建议
几十年来，虽然我们期待着经济而清洁的新能源，但在21世纪，化石燃料将仍是被利用的最主要的能源产品。鉴于此，由于人为排放而导致的大气CO2浓度增加仍然是不可避免的。美国政府为了自身的利益，拒绝在《京都议定书》上签字，近来，为配合其气候变化政策，开始大力倡导"碳封存"（Carbon Sequestration）概念，并联合加拿大、澳大利亚、挪威、日本等国家开展了多方面的研究及相关技术的开发。
所谓碳封存，指的是以捕获碳并安全存储的方式来取代直接向大气中排放CO2的技术。碳封存研究开始于1977年，但只是到了最近，才有迅速的发展。
这一设想包括：（1）将人类活动产生的碳排放物捕获、收集并存储到安全的碳库中；（2）直接从大气中分离出CO2并安全存储。由此，人们将不再是通过CO2减排，而是通过碳封存的方法，同时结合提高能源生产和使用的效率以及增加低碳或非碳燃料的生产和利用等手段来达到减缓大气CO2浓度增长的目标。
陆地生态系统对CO2的吸收是一种自然碳封存过程。陆地植物在其生长过程中，需要利用CO2合成有机物，它们能够在一定的浓度范围内吸收CO2，从而节省了将其分离、提纯等技术的花费。因此以森林再造、限制森林砍伐等方式来实现的碳封存被认为是最具经济效益的方式。而保护和优化陆地生态系统则有利于碳封存的维持和扩增。
针对定点源的人类排放，如油井、化学工厂、火力发电厂等，碳封存技术的开发着重点是捕获和分离CO2，然后将其注入到海洋或是深地质结构层中。由于某种需要，工业生产中也伴随有一些碳封存过程。例如在石油开采时，CO2常会跟天然气一起由地底下喷射出来，通常CO2在从油井冲出来后便释放到空气中。但是，在同时开采石油及天然气的过程中，CO2常会被重新注入到油井內，以便能保持所需压力而抽取更多的石油，而这项所用的花费可以由所增加的石油产量来补偿。在美国，每年能因此封存3200万吨CO2。而位于距挪威海岸240 km的北海中部的Sleipner海上钻井平台从1996年起就将油井生产中的CO2收集并注入到1000m以下的富含盐水的砂岩层。这个海上钻井平台之所以这样做，是因为从1996年以来挪威对工业排放CO2征收50美元/ 吨的排放税，而将CO2注回到岩石层中与之相比则要便宜得多。在存储方面，则采用了以下一些方法，如向尚未开采的煤层中注入CO2，从而回收甲烷；将CO2制成干冰，投掷到海洋中；利用固定的管道或是轮船拖曳管道将CO2泵入深海
等。
通过对海洋的增肥也是利用生态系统来达到碳封存目标的方法。这方法思路是，向海洋投放微量营养素（如铁）和常量营养素（如氮和磷），由此加速海"生物泵"过程，增加海洋对大气CO2的吸收和存储。这主要是通过增长浮游植物的光合作用增加其产量，然后借助生物链扩增CO2向有机碳的转化，再通过有机碳的重力沉降、矿化等机理来实现碳封存。大范围的海洋增肥能够增加渔业产量，从而带来商机，这也引起了一些商业团体的关注。
另外还可利用化学和生物技术对CO2进行回收和再利用。例如，利用CO2来生产碳酸镁或是CO2包合物（CO2 clathrate）的前景很被看好。若是将1990年全球排放的CO2制作成碳酸镁，它可包含于空间尺度为10km×10km×150m的固态物中，这样是有利于储存或是再利用的。同样的情形也适用于CO2包合物。而在生物技术上，主要是利用非光合作用微生物过程将CO2转化成有用的原料，如甲烷和醋酸盐。这一技术像陆地生态系统的情况一样，不需要提纯
CO2，从而可节省分离、捕获、压缩CO2气体的成本。
碳封存技术看起来有着光明的前景，它不仅对发起者美国有利，而且也对各主要化石燃料消费国，特别是对煤炭消费国有利。同时它还具有平息有关减排分摊争吵的潜在能力。美国能源部的相关计划的目标是将碳封存的所需费用从目前的100～300美元/ 吨减少到
2015年的10美元/ 吨以下。据称，这种碳封存方法将成为解决气候变化问题的最佳选择之一。
但是要实现与现阶段的CO2排放量相当的碳封存，势必将改变全球碳循环的格局，这不仅仅是需要低廉的技术手段，而且还需要进行正确、严谨的科学研究和评估。往深地质结构层中注入CO2并封存，能否确保它们能够在长时期内稳定存储，且不会因为地壳活动而喷发以至导致灾难？而对海洋的增肥以及向深海注入CO2，更需要有模式模拟和研究以提供相关的技术参数作为科学支持；同时，向深层海洋注入CO2或是通过海洋增肥的方式引发更多的碳沉降也就会增加海洋中碳由上至下的传输，这势必引起海洋碳循环的变动。利用海洋环流模式、碳循环模式等并结合生物化学过程可模拟碳沉降、液态CO2浓度在洋底的分布、随洋流的扩散等特征，进而分析海洋生态的反馈，分析整个气候系统的反馈等。另外，气候评估模式也能够评价海洋增肥的生态效应。必要的科学实验结合相应的模式模拟和评估也有利于碳阱(Carbon Trap)的选择以及确保正面的环境影响。
由于碳封存观念的新颖，而且具有争议性和可行性，并根据其发展现状，它势必在今后应对气候变化问题中得到越来越多的关注。应当指出的是，美国政府拒绝在《京都议定书》上签字以后，布什总统提出了应对全球气候变暖的新思路，即不应只是通过限制能源消耗来实现减少温室气体排放，而应寻求更为长期有效的方法。碳封存技术即是在这种背景下，将其作为防治全球气候变暖的一种重要新方法提
出的。我们认为，其政治意义要大于技术和科学意义。当然，我国是燃煤大国，如果能够通过加强研发力度，降低碳封存技术的成本，对我国的能源消费格局和经济的可持续性发展都是有利的。因此，
建议我国应积极参与该技术的国际合作与研发，但应严格限制在技术性合作领域，防止将其与《京都议定书》联系起来，防止在气候变化框架公约谈判中节外生枝。在科学上，要加强对碳沉降、液态CO2浓度在海洋中的分布等生物化学过程的模拟研究，以及对碳封存技术的气候影响及其评估的研究。
12月6日，在丹麦首都哥本哈根，联合国气候变化大会会场布置一
红树林属于什么生态系统
新。新华社记者徐速绘摄
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