CO2減排及固定的研究進展概述

尹 然 孫麗云 張 健 張俊超

（鄭州大學水利與環境學院，河南 鄭州 450000）

CO2減排及固定的研究進展概述

尹 然 孫麗云 張 健 張俊超

（鄭州大學水利與環境學院，河南 鄭州 450000）

論述了CO2的減排措施以及實施中存在的問題，CO2的固定方法，并對CO2的減排現狀進行了可行性分析。通過研究分析國內外研究進展認為：利用玄武巖固定CO2將成為行之有效地方法之一。

CO2；減排；玄武巖固定

自18世紀60年代英國發生工業革命以來，人類向大氣中排放的CO2等溫室氣體逐年增加，由此引發的大氣溫室效應也越來越嚴重，產生了引起全世界關注的全球氣候變暖等一系列嚴重問題。其中CO2對全球變暖的作用占整個溫室氣體的50%。給世界各地帶來的影響非常惡劣，例如肺中的荒漠面積不斷增加，加拿大和俄羅斯的冰原加快融化，海平面上升，一些地區遭受熱帶風暴，給社會和經濟帶來嚴重的負面影響[1]。

從資源集約化角度來看，CO2是一種天然、豐富、廉價、無毒的碳源，回顧化工發展歷史可以發現許多CO2的應用，如碳酸飲料、尿素、聚碳酸酯等。因此，從廢氣中更有效率的固定、回收CO2具有重大的意義。CO2的固定對改善溫室效應、減少廢氣排放、充分利用資源等均有重要意義。

1 CO2的減排及實施中存在的問題

針對CO2的減排問題，國內外已有諸多措施，就其范圍可分為國際層面和國內層面。國際層面減排措施主要通過國際協議及碳排放交易等措施進行實施；國內層面減排措施通過市場手段及非市場手段進行實施，其中市場手段包括征收碳稅、碳排放交易、政府資助、制定法律等；非市場手段包括森林減排、地質減排、循環經濟、新能源開發等。由表1對二氧化碳減排措施進行比較和利弊分析[2]可以看出，不同的減排措施都有各自的優點，但在一定程度上都有自己的缺陷和不足，大部分方法的成本都較高，并且一些還存在很大的風險性。如果想要實現低碳經濟的可持續發展，就必須綜合考慮實施的現狀、條件和要求，并結合自身的優勢，抓住重點，切實的做到高效、節能、減排。

2 CO2的固定方法

CO2的固定和轉化已成為解決溫室效應的重要手段之一。依據現有技術的特點大致可分為物理固定法、化學固定法和生物固定法三大類。

2.1 物理固定法

目前正在使用的物理固定法有：陸地蓄水層儲存法和海洋深層儲存法。該碳固存技術雖能相對有效地減少大氣中二氧化碳的排放量，但是，一方面該法的收集、純化、濃縮成本較高，另一方面埋存的穩定性很難得到保證，封存的CO2一旦泄露，將會對地下水、地層、海洋生物圈以及氣候產生嚴重的影響。因此，不到萬不得已盡量不要采用，需做更深入的研究以確保其安全穩定。

表1 不同二氧化碳減排措施比較表

2.2 化學固定法

CO2的化學固定法主要包括以下幾類：

2.2.1 新型樹脂材料的合成，利用二氧化碳和環氧化物共聚

2.2.2 CO2分離回收，利用乙醇胺一類吸收劑進行分離回收

2.2.3 制備各種羧酸或羧酸鹽、碳酸酯、有機硅、有機磷化合物

2.2.4 CO2與H2、CH4、H2O、CH3OH等反應分別合成CH3OH、烯烴、碳酸二甲酯等許多有價值的化學品。

化學固定法要求較高的CO2純度，而工業排放的CO2純度較低，故而需要較高的富集成本，但是同時CO2的物化性質比較穩定，全球CO2排放這個巨大碳源可用來解決全球資源危機并實現減排，如何降低富集成本，提升CO2純度仍面臨著巨大的挑戰。

2.3 生物固定法

利用森林等自然資源固定CO2，符合自然界的碳循環，是目前為止最為安全、有效、環保的方法。雖然處理周期長，但隨著我國對環保的日益重視，生物固定法這一符合自然界碳循環的方法將逐漸被研究與重視。其中微藻固定CO2的技術已較為成熟，且能做到可持續。

3 CO2減排形勢分析

3.1 減排成本巨大

作為基礎能源的煤資源豐富，價格低廉。新能源的適用面窄且成本較高，目前仍無法作為基礎能源，同時使用石油或天然氣作為基礎能源亦不實際，容易使世界能源安全受到威脅。

3.2 缺乏有效地政策工具

現有或待實施的政策包括征收碳稅、碳排放交易、政府資助、制定相關法律等，其實施仍有待摸索與完善，由于沒有很好地借鑒，故而需要逐步探索，以達到綜合協調，同步一致。

3.3 存在基礎性上游產業排放量大并集中的問題

政府調控困難，政府對產業的調控，會對產業本身和下游產業造成巨大的影響。另外，減排對出口、就業、財政收入、投資、消費以及整體經濟增長也存在一定影響[3]。

4 玄武巖固定二氧化碳發展前景分析

作為地殼的主要組成部分，玄武巖可能是替代沉積巖的一個不錯選擇。玄武巖中的鎂、鈣、鐵等礦物質可與二氧化碳緩慢反應，在巖層孔隙中形成碳酸鹽晶體，從而將碳以固體形態永久封存起來。這個反應過程也叫做“強化的風化作用”（enhanced weathering），可以捕集大量二氧化碳。皮特·麥格雷爾（Pete McGrail）說：“完成整個礦化過程不需要一千年或幾百年那么久，我們的時間范圍是幾年到幾十年而已。”在減緩全球變暖這場戰役里，這足以帶來積極的影響。不過就目前來說玄武巖封存二氧化碳的能力需要進一步測試，但就其長期儲存的效果來說，具有極大的發展前景。

5 結語

當前碳儲藏方案（將二氧化碳注入多孔沉積巖，如砂石）的主要癥結：二氧化碳最終還是可能逃逸出來，返回地面，進入大氣層，進而加熱地球。不過，碳封存目前所面臨的最主要的障礙不是技術上的，而是政策上的。如果缺乏經濟激勵，這種（或其他任何）碳封存手段將很難得到推廣。CO2的減排及固定任重而道遠，如何制定出行之有效地措施及固定方法具有重要的戰略意義。

[1]江懷友，沈平平，王乃舉，等.世界二氧化碳減排政策與儲層地質埋存展望[J].中外能源，2007（12）：7-12.

[2]姜礪礪.當今二氧化碳減排措施的綜合分析與比較[J].能源研究與信息，2010（1）：15-20.

[3]鄭新業.全球二氧化碳減排形勢和策略[J].國際觀察，2010.

X51

A

1671-0037（2014）11-92-2

孫麗云（1969-），博士，副教授，研究方向：建筑給水排水教學及工程實踐。