节能减排，走低碳发展道路，是应对全球气候变化的最佳方案。由于全球煤炭消费持续增长，一些科学家认为广泛采用碳捕捉和封存技术对限制全球增温2℃的目标非常重要。因此，在全世界的科学家眼里，如何减少二氧化碳排放的新技术日益受到重视，其中碳捕捉和碳封存技术开始成为一个热点话题。在各种减排措施中，碳捕捉和碳封存技术被认为是“贡献最大的单项技术”。据预测，它对全球减排的贡献率将达到20%，因此备受各国关注。目前，全球已有百余个碳捕捉和碳封存技术项目正在或即将运行。

深度解读碳捕捉和碳封存技术

美国西肯塔基大学燃烧科学与环境技术研究所所长潘伟平教授在近日的一篇访谈文章中谈到，碳捕捉与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。该技术包括二氧化碳捕捉、运输以及封存3个环节。

碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳。二氧化碳的捕捉方式主要有3种：燃烧前捕捉、富氧燃烧和燃烧后捕捉。无论采用哪种捕捉方法，简而言之就是将燃煤发电厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等环节后，将二氧化碳分离并收集起来。

其次是碳封存。当二氧化碳被捕捉并将其压缩之后，压回到枯竭的油田或者其他安全的地下场所。“比如在石油的开采过程中，需要注入二氧化碳，石油才能冒出来。”潘伟平说。关于这项技术的研究可以追溯至1975年，当时美国将二氧化碳注入地下以提高石油开采率，但将它作为一项存储二氧化碳以减少温室气体排放的环保工程，则开始于1989年的美国麻省理工大学。直至近年来，这项技术才得到更多的重视和研究。它被认为是一种能直接减少空气中二氧化碳浓度的有效方法。

关于碳捕捉的具体方法，现在美国有1100多家火力发电厂，通常采用燃后处理技术。

潘伟平介绍说，燃后处理技术有两种：一是有机氨技术，这是目前较成熟的技术，但是也有缺点：二氧化碳的捕捉效率只有90%，而且耗能较高。

二是氨水吸收技术，氨水加上二氧化碳就变成小氮肥，小氮肥可以作为肥料用于农业生产。但并不是每一个火力发电厂都能采用该技术，它受到了数量的限制，否则生产出那么多的小氮肥往哪里销呢？

三是燃烧前处理技术，新建火力发电厂可以采用该技术，例如中国广东东莞在建的一个火力发电厂，该厂整体采用了煤气化循环发电技术。它的好处就是先将煤气化，煤气化后主要产生的是氢气、一氧化碳等，氢气燃烧就不会产生二氧化碳。

潘伟平说：“现在美国有很多新建的火力发电厂都采用混合燃烧，为什么？因为这些电厂不需要配备额外的设备，使用现有的发电设备，煤炭跟生物质混合燃烧后可以减少二氧化碳的排放。这是短期内最直接、最迅速的途径。”

强化采油或有益于应对气候变化

碳捕捉技术上世纪30年代开始就已经开始在美国使用。例如，在电厂和工厂的烟囱处通过化学试剂反应捕捉二氧化碳，然后通过加热化学试剂释放二氧化碳。随后，将二氧化碳加压变成液体，然后通过管道泵送至储存地点。储存地点包括地下的砾岩、盐碱含水层以及老旧油田。

几十年来，石油公司一直在美国科罗拉多州西南部钻探地下的二氧化碳，他们将把大量的二氧化碳通过管道运输到田纳西州西部的油田中。通过注入二氧化碳，老化的油井能够开采更多的石油，而大部分二氧化碳将会永久地封存在田纳西州。

 在密苏里州，肯珀县将新建一座气化燃煤发电厂，将于2015年开始收集二氧化碳并通过近100公里长的管道运输到密苏里州南部的油田。该发电厂也将成为美国第一座实施碳捕捉与封存的工厂。该项目利用化石燃料燃烧产生的温室气体来帮助开采更多的化石燃料。虽然此举远未达到解决气候变化问题的理想解决方案，但通过强化采油可以证明二氧化碳捕捉和封存技术是应对气候变化的重要技术。

非盈利组织“清洁空气任务组”化石燃料转型项目主任约翰·汤普森说：“化石燃料不会马上退出。如果我们要阻止全球变暖，我们需要找到一种方式，在利用化石燃料的同时不排放二氧化碳气体。目前，也只有碳捕捉和封存能够做到这点。”其中最大的挑战是规模问题，而老化油井对二氧化碳的需求巨大。汤普森预测，强化采油最终将需要330亿吨二氧化碳，这相当于全美所有发电厂几十年的二氧化碳排放量。

乔治亚理工学院化学工程师克里斯·琼斯说：“短期内为了发展碳捕捉和封存技术，我们可能将使用更多的化石燃料。但这一过程是必要的，我们必须通过这个过程继续深入发展这项技术，并且能让这项技术更加成熟高效。”但琼斯也指出，碳捕捉和封存并不仅是将二氧化碳深埋地下，整个过程将会导致化石燃料的持续利用。此外，将高压液体泵入地下可能会导致人为引发地震的风险，同时也存在二氧化碳意外泄露的风险。因为现在还没法证明捕捉和存储的二氧化碳不会泄露出来。例如在非洲有一个村落，村落里有一个湖，湖底的二氧化碳泄露出来后，使得整个村落所有的人和动物都窒息而死，整个村落因此也消亡了。

碳技术价值不容忽视

目前成本是实施碳捕捉和封存技术的主要障碍，而强化采油是广泛实施该技术并且降低其成本的主要领域。全球范围内，二氧化碳每年的排放量超过350亿吨，几乎都来自于燃煤、燃油和天然气。根据国际能源署的预测，为了实现将全球增温幅度控制在2摄氏度的目标，到2020年需要建设100多个碳捕捉和封存项目，每年减少2.7亿吨二氧化碳。但目前只有60个规划或提议项目，其中只有21个项目真正开始建设或运行。

北美洲之外有34个拟建或已运行的碳捕捉和封存项目，大部分位于亚洲和澳大利亚。根据全球碳捕捉和封存技术研究所的数据，德国等欧洲国家公众反对碳捕捉和封存项目，从而导致欧洲的项目数量从2011年的14个规划项目下降为2014年的5个规划项目。

联合国政府间气候变化小组在今年年初指出，发电厂的碳捕捉和封存是控制全球变暖的重要内容。波兹坦气候影响研究所的经济学家、联合国政府间气候变化小组第三工作组主席奥特玛尔·埃登霍费尔说：“我们需要从大气中减少大量的二氧化碳，才能到2100年确保大气中的二氧化碳浓度低于450ppm。但如果不使用碳捕捉和封存技术的话，就需要在未来几十年内完全禁止使用化石燃料。”

2007年到2013年，全球煤炭消费从64亿吨增加到74亿吨，而且消费量还在持续上升。尽管太阳能和风能等可再生能源正快速发展，但其发展基础很小，而且很多能源分析家认为，可再生能源至少要过几十年才能替代化石燃料。而发展核电厂的时间和成本也阻碍了低碳技术的发展，同时核电还遭到了广泛的公众抵制。此外，生物燃料和电动汽车在替代交通燃油方面仍然任重道远。

在美国，联邦政府希望能鼓励二氧化碳捕捉和封存技术的发展。美国环保局最新的规定要求，到2030年发电厂要减少30%的二氧化碳排放，这可能会刺激碳捕捉和封存技术的发展。

中国首个二氧化碳捕获与封存(CCS)全流程项目于2010年9月17日在内蒙古自治区鄂尔多斯市开工建设。预计未来每年可捕集并封存10万吨工业排放二氧化碳，相当于每年新增4150亩森林。与此同时，中国也将开始上马大量的碳捕捉和封存示范项目。中美两国政府已经达成合作协议，共同开发碳捕捉和封存技术。例如，中国电力公司华能公司和美国企业高峰电力将开展合作，后者在田纳西州西部正在开发一座碳捕捉和封存发电厂。天津的绿色煤电电厂仍处于施工阶段，计划将捕捉二氧化碳用于强化采油。

应用碳捕捉和封存技术将帮助中国有效的减少二氧化碳排放，从而达成国家减排目标、履行国际责任。并由于其对煤基工业（燃煤发电和煤化工）清洁化、低碳化发展的积极影响，对富煤贫油的中国具有特殊意义，有利于在保证能源安全的同时积极应对气候变化。

在中国积极推动碳捕捉和封存技术研发示范还可能带动相关学科的基础研究，催生新技术应用。技术的溢出效应将惠及电力、油气和（煤）化工等众多行业以及基础学科研究。从技术战略储备的角度出发，发展碳捕捉和封存技术更是为了应对潜在的技术市场竞争，把握商业机会。碳捕捉和封存技术潜在市场规模巨大，世界上主要的工业化国家都已经纷纷投入到该技术的研发和示范之中，为了避免在技术竞争中处于被动，并进一步实现技术出口，中国也应该尽早做好准备，迎接碳捕捉和封存技术的商业化。这对于中国的碳市场发展是极具意义的。