煤炭究竟能不能变成清洁能源？-第2页-北极星火力发电网

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3，美国地下岩层

可以容纳1000年的排放量

对一家电厂来说，捕获并将二氧化碳封存在地下需要多耗费四分之一的能源和大量财力。除非政府采取措施，否则碳捕获和封存不可能成为常态。科学家认为地下封存二氧化碳发生灾难性泄漏的可能性极小。他们更担心的是小规模的慢性泄漏。来自斯坦福大学的地球物理学家马克˙左巴克和史蒂文˙格雷利克认为，大多数封存地的岩石都很脆弱而且易出现断裂，如果注入二氧化碳的话，很有可能会引起小型地震，即使没有多大危害，也会使过度负载的页岩破裂，从而导致二氧化碳外泄。

不过，即便如此，他们也承认二氧化碳能被有效地封存在某些特定的地方，比如说挪威的北海斯莱普内尔油田。在过去17年，挪威国家石油公司已经将上百万吨二氧化碳注入到距离海床半英里的含有饱和盐水的岩石中。这种构造的岩石空间很大，目前没有任何地震或者泄漏的迹象。欧洲的研究者们认为，欧洲电厂在未来100年所排放的二氧化碳都能被有效地封存到北海中。而根据美国能源部的预测，在美国，类似的深部咸水含水层能封存美国电厂排放的超过1000年的二氧化碳。

其他类型的岩石也有碳封存的潜力。例如，目前正在冰岛和华盛顿州的哥伦比亚河流域进行试验，研究人员将少量的二氧化碳注入火山玄武岩中。那里的天然气会与钙和镁发生化学反应，形成碳酸盐，从而消除二氧化碳泄漏的危险。

挪威国家石油公司注入到斯莱普内尔的二氧化碳并不是由燃烧产生的，而是该公司从海底抽出来的天然气中含有的杂质。挪威石油公司先将二氧化碳分离出来，然后再将天然气卖给客户。过去，该公司曾直接将二氧化碳排放到空气中。1991年，挪威开始征收碳排放税，发展到今天，征收标准是每吨65美元。挪威石油公司将二氧化碳注入到海底每吨只需要花费17美元。所以，碳捕获比碳排放要便宜很多，这也是挪威石油公司发明这项技术的动力。得益于此，该公司的天然气项目现在盈利颇丰。

但是，对于燃煤电厂来说，情况可能就不一样了。二氧化碳只是燃烧煤炭排放的众多气体中的一种，而且从经济的角度而言，电力公司也没有动力去捕获它。据山民电厂的工程师介绍，燃煤电厂的碳捕获是所有碳捕获封存技术中耗费财力最多的一种。在山民电厂，二氧化碳捕获系统大小相当于一栋10层高的公寓楼，占地多达14英亩(约合5.6万平方米)，而且这套系统只能捕获电厂排放的极小部分的二氧化碳。工作人员将吸收剂加热到一定程度后会释放出二氧化碳，然后将二氧化碳高度压缩以便封存。工程师将这些高耗能的步骤称为“寄生负担”，因为捕获电厂排放的所有二氧化碳会消耗掉电厂产出的多达30%的电力。

节省花费的一条途径是在燃烧煤炭之前，先将其气化。气化不仅能提高燃煤机的效率，而且会让二氧化碳分离更简单、更便宜。密西西比坎伯县的一个新式发电厂在建立之初就考虑到实施碳捕获，它所用的煤炭全部进行了气化。但对现有的那些燃烧煤粉的电厂来说，就需要采取别的办法了。比如，在纯氧而不是空气中燃烧煤炭。这样就能产生一种更简单的烟道气，从这种烟道气中分离二氧化碳要容易得多。

在西弗吉尼亚，美国的一些电厂开始将目光投向天然气，许多有百年历史的老煤矿都将被关闭。随着美国的天然气价格降到历史最低水平，煤炭似乎成了明日黄花。

4，美国第一个能捕获

大部分二氧化碳的电厂在建中

2013年秋天，由于全球煤炭消费量和碳排放规模都创造了新的历史纪录，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了最新报告。这份报告第一次提出了碳排放极限值，即如果我们不希望平均气温上升超过2摄氏度的话，全球能排放的二氧化碳的总量。许多科学家都认为平均气温上升2摄氏度是会造成灾难性气候的极限值。IPCC认为，从19世纪开始算起，我们排放的二氧化碳已经超过了“预算”的一半。按照当前的排放速度，我们将在30年内用完剩下的“预算”。要想通过碳捕获改变这一状况需要付出巨大的努力。仅仅捕获和封存全球现在排放二氧化碳的十分之一，往地下封存的二氧化碳的数量就相当于我们从地下提取的石油总量，而且还需要建设更多管道和注入井。但是如果用零排放的核电来取代煤炭，要达到同样的规模，需要修建占地相当于整个新泽西州那么大面积的核电站(约为2.1万平方千米)。

美国第一个能捕获大部分的二氧化碳的电厂计划于今年年末投产。位于密西西比州东部的坎伯国家煤气化电厂将捕获超过一半的二氧化碳，并通过管道将它们封存到附近的油田中。这个部分资金由国家能源部资助的项目，一直因巨额花费受到环保主义者和政府反对派的质疑。但是密西西比能源公司——美国南方电力公司的分公司下定决心要将此项目开展下去。密西西比能源公司负责人称，除非政府征收碳排放税或者直接指定规则管制碳排放，否则这项技术不会对外公开。

“碳排放需要有法律来约束。”美国能源局西北太平洋国家实验室的一位研究员表示。如果美国环保署今年履行奥巴马总统的诺言，并且能够说服各方，对现有和新建电厂的碳排放进行管制的话，碳捕获与封存技术将不再被束之高阁。(译自4月13日美国《国家地理》杂志)

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