潘偉平教授：解讀碳捕捉與封存技術

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解讀碳捕捉與封存技術

　　節能減排，走低碳發展道路，是應對全球氣候變化的最佳方案。因此，如何減排二氧化碳的新技術日益受到重視，其中碳捕捉和碳封存技術開始成為一個熱點話題。筆者近日采訪了美國西肯塔基大學燃燒科學與環境技術研究所所長潘偉平教授，從大氣污染控制、低碳技術、碳捕捉和碳封存技術的角度，探討全球和中國面臨的環境問題及對策。

　　什么是碳捕捉和碳封存技術

　　問：如何有效地處理多余的二氧化碳?碳捕捉和碳封存技術日益受到重視，能不能簡單介紹一下?

　　答：碳捕捉與封存是指將大型發電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。該技術包括二氧化碳捕捉、運輸以及封存3個環節。

　　首先來講碳捕捉，就是捕捉釋放到大氣中的二氧化碳。二氧化碳的捕捉方式主要有3種：燃燒前捕捉、富氧燃燒和燃燒后捕捉。無論采用哪種捕捉方法，簡而言之就是將燃煤發電廠產生的氣體收集起來，經過脫硫、氮氧化物等環節后，將二氧化碳分離并收集起來。

　　其次是碳封存，當二氧化碳被捕捉并將其壓縮之后，壓回到枯竭的油田或者其他安全的地下場所。比如在石油的開采過程中，需要注入二氧化碳，石油才能冒出來。關于這項技術的研究可以追溯至1975年，當時美國將二氧化碳注入地下以提高石油開采率，但將它作為一項存儲二氧化碳以減少溫室氣體排放的環保工程，則開始于1989年的美國麻省理工大學。直至近年來，這項技術才得到更多的重視和研究。它被認為是一種有效減少空氣中二氧化碳濃度的方法。

　　碳捕捉新技術：有機氨較成熟

　　問：碳捕捉技術具體有哪些方法?在國外有沒有典型的應用案例可以推廣?

　　答：現在美國有1100多家火力發電廠，通常采用燃后處理技術。

　　燃后處理技術有兩種：一是有機氨技術，這是目前較成熟的技術，但是也有缺點：二氧化碳的捕捉效率只有90%，而且耗能較高。

　　二是氨水吸收技術，氨水加上二氧化碳就變成小氮肥，小氮肥可以作為肥料用于農業生產。但并不是每一個火力發電廠都能采用該技術，它受到了數量的限制，否則生產出那么多的小氮肥往哪里銷呢?

　　再有燃燒前處理技術，新建火力發電廠可以采用該技術，例如中國廣東東莞在建的一個火力發電廠，該廠整體采用了煤氣化循環發電技術。它的好處就是先將煤氣化，煤氣化后主要產生的是氫氣、一氧化碳等，氫氣燃燒就不會產生二氧化碳。

　　還有一種方法就是化學循環反應，這是我們實驗室正在試驗的新技術。化學循環的方法就是如何提高火力發電廠排放氣體中的二氧化碳含量，減少排放氣體中的氮氣含量。我們在研究中選擇了銅、鐵和鎳等金屬，讓這些金屬與空氣發生氧化反應，變成氧化銅等，氮就被分離出來了;再把氧化銅與煤混合燃燒，把氧化銅中間的氧釋放出來跟煤燃燒，產生了高純度的二氧化碳，銅又被分離出來了，所以銅總是在不斷地循環。該技術什么時候才能成熟并能在實際中應用呢?我想大概要到2020～2025年。

　　碳不能封存在地震多發地帶

　　問：以上所說的碳捕捉和封存技術有沒有危險呢?

　　答：有危險。因為現在還沒法證明捕捉和存儲的二氧化碳不會泄露出來。例如在非洲有一個村落，村落里有一個湖，湖底的二氧化碳泄露出來后，使得整個村落所有的人和動物都窒息而死，整個村落因此也消亡了。可見二氧化碳泄漏的危險性是很大的。

　　制作可口可樂等飲料和生產小氮肥所需的二氧化碳數量是有限的，封存二氧化碳可能是目前最佳的方法。封存二氧化碳，首先最主要的是要有大片的空地，這樣才可能把二氧化碳存儲在地下。其次一定要進行地質勘探，不能封存在地震多發地帶，萬一發生大地震，二氧化碳泄露出來會造成極大的危害。目前，封存在地下和礦井下的二氧化碳會不會泄露出來?還沒有一個成熟的技術可以準確地探測出來，萬一封存在地下的二氧化碳泄露，對人和環境會造成很大危害。所以封存二氧化碳的安全性就顯得尤為重要。

　　增加燃燒效率適合中國國情

　　問：碳捕捉技術是不是中國控制二氧化碳排放最佳的途徑?還有沒有其他方法?

　　答：碳捕捉技術是一種技術手段，它并不是控制二氧化碳的最佳途徑，關鍵是要減少二氧化碳的排放量。短期的手段可以要求火力發電廠提高燃燒效率，最近，中國政府關停了20萬千瓦以下的小型火力發電廠，同時提高大電廠的燃燒效率。此外，中國政府現在鼓勵采用超臨界及超超臨界鍋爐技術，這是一項很正確的決策。還有，就是利用生物質跟煤混合燃燒，這樣二氧化碳的排放可以降低10%～20%。目前來看，最適合中國國情的是增加燃燒效率，還可用混合燃燒，減少二氧化碳的排放量。

　　現在美國有很多新建的火力發電廠都采用混合燃燒，為什么?因為這些電廠不需要配備額外的設備，使用現有的發電設備，煤炭跟生物質混合燃燒后可以減少二氧化碳的排放。這是短期內最直接、最迅速的途徑。