未來,倒立的煙囪

氣候變暖讓關于“碳”的話題成為熱門，于是有人發明了新技術，有人想把它賣出去。封存“碳”的技術成為擾動世界技術市場的一條不安分的鯰魚。

“嘶”。擰開可樂瓶蓋，一股氣體躥進鼻子。這些用來給碳酸飲料添增口感的CO2，曾是北京高碑店電廠幾個高大煙囪所排出混沌廢氣的一部分，2008年7月，華能公司在電廠附近豎起兩座高塔，它們的作用分別是對工業氣體中二氧化碳的“吸收”和“再生”。“汽水中含的CO2純度是非常高的，達到了99.99%，可以放心喝。”華能集團綠色煤電有限公司的劉宇博士說。

這是我國首個應用“CO2捕集和封存”(簡稱CCS)技術的示范項目。

用技術手段對付CO2的想法，恐怕出自人類的焦慮和恐懼:IPCC報告說，人類活動導致溫室氣體濃度升高引起氣候變暖，而CO2是主要貢獻者，溫室效應占所有溫室氣體的77%!

如此對付CO2

CCS技術的源頭，可能在1975年的美國。當時，得克薩斯州油田正嘗試將二氧化碳注入地下，看能否提高石油采集率。但這種做法完全不是出于封存的考慮，因為氣候變化那時還不成其為問題。

上世紀90年代，CCS更多作為一個概念被真正提了出來。“所謂CCS，實際上是一系列技術的集合。大概指的是，將含碳燃料利用過程中產生的CO2與其他氣體分離并捕集，安全長久地封存在地質層中，避免排放入大氣造成溫室效應。”煤清潔燃燒國家工程研究中心副主任，清華大學教授蔡寧生說。他自己接觸到CCS的時間，大概在2000年左右。

實際上通常所說的CCS技術，分為捕集、運輸、利用和封存三個主要環節。其中“CO2捕集”又包括三大關鍵技術流—燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒。“燃燒后捕集，就是在常規的燃煤電廠后面帶上CO2分離的裝置，從鍋爐排出的煙氣中把它分離出來。燃燒前捕集要先將煤氣化，然后煤氣通過水氣變換反應，把CO2分離后，剩下的氫氣再去燃燒，做功發電。富氧燃燒(見本期辭典)，指用相對純凈的氧氣作燃燒劑與煤炭反應，這樣燃燒后主要的成份就是CO2，處理起來容易一些。”蔡寧生介紹。

現在看來，燃燒后捕集和燃燒前捕集的項目在世界各地都有示范。前者最適于改造，大部分火電站的工作原理與其相似，只需加上一個設備。而后者所用到的水汽變化，在化工領域早有實踐，比如制甲醇和合成氨等等。只有富氧燃燒技術還處于實驗示范階段。“去年8月份，在德國黑泵(Schwarze Pumpe)電廠，Vatteufall公司和阿爾斯通公司合作，建成一座30兆瓦熱輸入采用富氧燃燒的熱電聯供中試廠，算是全世界富氧燃燒第一個小規模的示范。”蔡寧生說。

“但在CCS商業化應用之前，談三種技術孰優孰劣還太早，或許再過個3、5年吧。”阿爾斯通公司執行副總裁Philippe Joubert對《新知客》記者說。這家公司自稱“CCS技術的引領者”，在全球實施了多個CCS實驗示范項目。對于PhilippeJoubert的判斷，蔡寧生表示贊同，他說，前景如何要看每一種捕集方式的技術革新速度，還有“哪個最便宜”。

與捕集相比較，運輸二氧化碳的環節倒不神秘。罐車、船舶和管道的嘗試一部分已經應用于生活，一部分則是“未來進行時”。

“不到萬不得已，還是不要將CO2白白封存為好，”蔡寧生說他的觀點是不要封存，盡量利用，因為“封存起來的其實是資源和金錢”。他以EOR技術向記者說明。EOR是“Enhance OilRecovery”(強化石油開采)的縮寫，比如，一些低滲油藏不易出油，利用地下的壓力不能夠把油擠出來，如果二次采油用人工注水或者水蒸氣的方式仍不可行，就采用CO2驅油。“利用CO2驅油的技術較成熟，殼牌、BP等公司很早就在做。”

目前，還沒有一座設備齊全、功能完善的CC S工廠建成投入使用。專家們比較樂觀的期望是，2015年左右，在世界范圍內更大規模的示范，2020年，出現商業應用苗頭，2025年，開始商業化。

爭搶和推搡

1997年，當《京都議定書》正式通過時，還沒有一項條款針對CCS技術。

如今，CCS火得不可思議。這同近年來減排CO2的呼聲有關。“哪些途徑能減排CO2呢?第一，推行節能。第二，調整能源結構，利用新能源。第三，就是提早進行技術儲備，比如發展CCS技術。”劉宇博士說。

有點像頭痛醫頭，腳痛醫腳。如果說，全世界的煤炭儲量至少還可以支持100年，短時期內淘汰煤電廠并不現實。那對于中國、美國這樣的煤炭大國來說，CCS無疑是個好東西。

但這只山芋也的確燙手。使用CCS技術減少溫室氣體排放的成本，“現在國際上公認的一般價格是每噸50~60美元”，蔡寧生說，“一筆昂貴的代價。”

一個例子是堪稱CCS樣板的挪威Sleipner項目。從1996年，挪威政府在北海建起一座足球場大小的CCS工廠，至今已經成功捕獲并封存了1000萬噸CO2，這比挪威在兩年之內汽車排放的COO2量要多得多。經濟投入可想而知。

但“富國俱樂部”G8似乎仍對此躍躍欲試。他們制定出了2010年框架，決定到2010年興建20個CCS項目。于是，為著宏偉的目標，各國的計劃紛紛出爐。

首先是美國。2003年，美國能源部雄心勃勃地推出了“未來電力”(FutureGen)項目。該項目決定建造1座275兆瓦的示范發電廠，廠址已選定為伊利諾斯州。但在2007年下半年，能源部突然發現，成本預算由8億美元飆升至18億美元。隨即宣布舍棄。

緊跟著美國的FutureGen、歐盟的Hygro Gen在2004年登場。在英國發生了小插曲。政府曾表示，將授予本國CCS的競賽冠軍1億英鎊作為獎勵。競爭在三家當中展開:Longa nnet，RW Enpower和E.ON。但RW Enpower和E.ON都由于各自的原因推遲了項目，看來不需要角逐了。之后的2006年，ZeroGen被澳大利亞政府啟動。

2009年2月，能源部接到了總統奧巴馬下撥的幾筆經費。這位新任總統對CCS持積極態度，他保證，美國要建設5個CCS大型示范項目，其中之一—“登山家”(The mountaineer project)會在明年開建。這座位于西弗吉尼亞的電廠，將利用阿爾斯通研發的冷氨捕捉每年1萬噸CO2技術，封存于地下2英里深的鹽水層。

喧囂之中，其實是猶豫。“CCS目前還是一項不成熟且耗資較大的技術，所以各個國家真正實施的CCS項目并不多。美國嚷嚷著要拉上其他國家特別是中國來合作，歐盟和澳大利亞還主要在做規劃，倒是我們比較實在，起步晚，但已經行動起來了。”蔡寧生感慨。

GreenGen在中國

“中國將成為CCS技術的重要市場。”Philippe Joubert如是說。端倪已經顯露。2008年7月，作為中澳潔凈煤工作組項目之一，華能集團的北京高碑店電廠在北京奧運會之前建成投產，由西安熱工院為其提供CO2吸收技術。“高碑店電廠每年的CO2捕獲量只有3000噸，可以說是個實驗項目，”蔡寧生說，“但今年7月份在上海開工的石洞山項目則不同，每年計劃捕集10萬噸，是高碑店項目的30多倍。”

華能的劉宇說，這個新項目有可能會在上海周邊或者江蘇其他地方找中一些合適的地方，嘗試埋存實驗。蔡寧生估計他們會同石油公司合作，做一些EOR技術方面的嘗試，“企業的目標是有利可圖。”中國的兩個大型CCS項目—中歐碳捕獲與儲藏合作(COACH)和中英煤炭利用近零排放(NZEC)，華能都在參與。

“中國為什么一定要做CCS呢?”國家發展改革委員會能源研究所主任研究員姜克雋向記者解釋道，“第一，煤炭是中國主要能源。目前基本做不到只靠可再生能源和比較清潔的能源。根據我們的計算，到2050年，中國最少每年用掉20億噸煤炭。另外一個原因，就是希望中國能在CCS成為世界主導國家。”

他說，近來IPCC的科學家比以往有了更加激進的傾向。“我們希望在2075年左右全世界進入零排放，以后是負排放。怎么做到?CCS是可以實現負排放的技術手段。如此一來，它的壽命便會延長。”這也許會讓一些因為關注核能而不看好煤炭的企業轉向，投入更多研發。

蔡寧生也聯想起工業上脫硫裝置成本由高到低的過程。“現今CCS技術的應用代價的確高昂。但每種新技術都要經歷一個‘學習期’，開始的時候，脫硫成本可以達到總投資成本的10%，而現在每千瓦裝機容量的脫硫裝置投資最低可以幾十塊錢人民幣就能解決。”他說，CCS為什么不能如此呢?

資金只是憂慮的一個側面，對于CCS，公眾還有安全上的擔心—被封存于地下的CO2是否真的老實。

在回答填埋泄露的問題時，Philippe Joubert有點狡猾，他說:“這不是一個技術問題，而是一個公共安全問題(Public Accident problem)，已經在運行的那些項目不是證明了技術手段可以完美解決這一切嗎?”