碳中和技术之碳封存和再利用.docx

1、碳中和技术之碳封存和再利用第一次听说“碳中和”这个词的时候，凭直觉认为，怎么把二氧化碳重新收 集起来、从空气中固化出来才是碳中和的核心。但是，真实情况和这种直觉是相 悖的碳捕捉和碳封存其实只占未来30年全球碳中和计划中比较小的部分， 对于中国来说，占比就更小了。Different zero GHG pathwayslead to different levels ofremaining emissions andabsorption of GHG emissionsNon-CO2 otherNon-C02 AgricultureResidentialH TertiaryTransportMM

2、IndustryPowerMH LULUCF Net emissions皿，Figure 4:GHG emissions under the scenario of a global temperature increase of 1.5°。/IlCarbon Removal Technologies /2050II具体有多小，我们参照欧盟委员会对2050年之前碳排放的计划就能看出来。 我把这张计划图放在上面了，方便的话你可以看看。图中从2035年之后才出现 的一点点红色的部分，就是碳捕捉所占的量。等它发展到2050年的时候，捕捉 的量也只有2020年碳排放量的l/20o但是，它却是

3、全球减碳计划非常关键的一步。因为到了 2050年的时候，全 球排放的二氧化碳有1/5是要靠碳捕捉来封存的。植树造林可能没用气体是很难通过人工设施在百年这个尺度上长期、巨量的保存的，所以要封 存。其实，封存的最好方法就是让它回到最初的形态，也就是成为各种生物与非 生物的组成成分。生物的方式非常常见，就是现在己经实现负碳排放的苏里南与不丹的做法一 一种植大片的森林。虽然树木也呼出二氧化碳，但更多的二氧化碳会在植物的生 长过程中形成植物的根、茎、叶、花、果实、种子的一部分，于是碳就这样被固 化到那里了。但其实，这个方法在业内是有争议的，反对者的理由是不确定植树造林 对碳中和是不是有帮助。因为影响因素

4、太多了，效果其实是未知的。第一个理由是，从太空望下去，茂密的森林是深色的，深色会让地表吸收更 多的热。这反而会比农田和裸露的地表吸收更多阳光，导致地球升温。这种效应 在地球的高纬度地区尤其明显，因为那里生长的树木颜色更深，所以那里的森林 起到了给地球升温的效应。虽然森林确实也吸收了更多的二氧化碳，而且还封存了它们，但是人类的最 终目标并不是二氧化碳的多少，而是地球升温的多少，所以如果最后二氧化碳减 下来了但地球温度却升了上去的话，这也是不能接受的。而温度是不是真的会因为种树而上升，还要看赤道附近，也就是低纬度地区 树木的多少。虽然它们的颜色也是偏暗的，但是这里空气潮湿，树木蒸腾的水蒸 气更多，

5、会在森林上空几百米处形成大片云层。而这时，再从宇宙望向森林，看 到的并不是深色的森林，而是一片片白花花的云层，这对阳光的反射率可就高多 了。所以，赤道附近的森林反而会让地球的温度下降，与此同时，二氧化碳也被 吸收和封存在植物体内了。此外，还有一个问题就是森林的附带效应。只要去过森林，你就会有感受，那里有一股浓浓的树的味道。因为树木会释 放挥发性气体，其中一种叫作“异戊二烯”，它会和空气中的氮氧化物反应生成 臭氧，而臭氧在底层大气中可以算是一种非常强的温室气体。而且，异戊二烯还 能促进另外一种更加强烈的温室气体一一甲烷，让它更久的停留在大气层中。所 以，这是森林树木释放挥发性气体的一个副作用一一

6、让地球升温。但是异戊二烯还有反作用，它有利于气溶胶的形成。于是在它浓度高的区域, 就更容易产生雾霾和云层，而雾霾和云层都是既可以增加反射率，又可以给地球 降温的。那么，异戊二烯的释放加和之后的效果到底是升温还是降温呢？其实两 个方向的研究结论都有，谁也说服不了谁。另外，森林里还会栖息比普通土壤多得多的微生物，而微生物会释放温室气 体一一甲烷。这几乎是一个规律，在森林和热带湿地上空检测到的甲烷明显高于 其他区域。而刚才说了，甲烷是一种强烈的温室气体，它会让地球升温。你看，森林会让地球升温的因素有一大堆，而且有些还是在满足某些条件下 才会有升温效果的。而同时，森林又有很多降温的因素。这就是为什么我

7、一开头 就说，植树造林的最终效果其实是未知的。但我们也要知道，以上讨论的仅仅是"种树对地球升降温的影响是未知的。 但实际上，地球受到的威胁还有生物多样性的断崖式下跌，而这方面几乎只有保 护森林才有用，而且还得是那种非速生林，也就是什么树种都有的森林才能有实 质性的挽救。以上都是生态学家、气候学家考虑的事情。而更加实际的问题是，植树造林 可不是我们说造就能造的，因为当前地球上没有任何地方的土地是闲置的、能让 人直接拿过来改成森林的。有些地方的森林被砍了，是因为要发展畜牧业、农业， 或者有矿藏，或者要开发房地产。所以，即便当前的结论是森林可以封存二氧化 碳和降低温度，其实也很难大面积变更

8、土地的使用类型。所以，封存二氧化碳基本指望不上植树造林。大规模封存二氧化碳的方法那么，今天对收集来的二氧化碳做大规模封存时用的是什么方法呢？其实是 把它们注入到油田和气田里去。这个做法为什么可以呢？其实思路很简单一一我们想，石油和天然气都是气体和液体的混合，它们都在几十、几百万年里 一直在油田和气田里沉积着，或者我们换个词，在那里“封存”着。既然几百万 年都没有泄漏，那么我们把二氧化碳存在那里，不也一样可以达到不泄漏的效果 吗？其实，那里就是天然的气体封存场所，不但严密稳妥，而且存储空间也足够 大。而且在全球的分布还比较均匀，用来存储的坑都是现成的，不用地质学家勘 探哪里适合存放气体，也不用动

9、用大机械挖掘了。现在，碳捕捉才刚刚开始，那 些油田气田足够用上几十年的。而这个方法还有一个特点它既是封存二氧化碳的主要途径，也是目前二氧化碳捕捉后再利用的主要方式。这些二氧化碳又是怎么再利用的呢？这个技术就叫作“二氧化碳驱油”。我们可以思考一个问题：地底下的石油是怎么打上来的呢？其实，只有富得 流油的中东可以钻一个很深的洞，然后往里面注水，油就会汩汩的涌出来。其他 地区的油田，石油都镶嵌在岩层的缝隙里，需要用一些方法把它们弄下来。这些 方法包括使用炷类、化学驱动、热驱动，还有二氧化碳驱动，用高压把油赶出来。其中，二氧化碳驱动的效果比较好，因为二氧化碳能溶于油中，而且溶入以 后，石油的黏度会大幅

10、下降、体积膨胀，于是就更容易流出来了。既然开采石油要往油田里大量灌注二氧化碳，那这些二氧化碳从哪儿来不是 来呢？干脆就用捕捉到的。所以在这个过程中，很多二氧化碳既帮助人们开采出 石油，而后又被封存在石油流走后的那个大坑里了。今天，规模在100-900万吨封存储量的二氧化碳封存项目，全球一共有43 个。它们全部都是刚刚所说的地质封存，其中18个巳经建成，5个正在建造， 还有20个正在规划兴建中。已经建成的那18个大型封存项目中，最长的巳经有 十多年的历史了，还没有出现一次泄漏事件。但是就像我们昨天说过的，碳捕捉技术其实是最成熟的，而封存技术还有待 时间的验证。其实，封存的要求很苛刻，最好是永久封

11、存，不能永久也要几千年 不泄漏，但这样的验证是很难做的，只能边存边看。此外，有很多因素会干扰封 存效果，比如地震，这可是没法防范的。除了这个方法之外，封存量排第二的方法就是把二氧化碳封在海底的含水地 层里。这个地理位置要解释一下：海洋的平均深度是4000多米，而我们把二氧化 碳封到的海底，并不是去那么深的地方，而是在大约海面以下800米的位置。我 们知道，在离海边不太远的大陆架附近，那里的海水往往只有一二百米深，再往 下就是大陆架了。而大陆架因为一直被海水浸泡，所以海底再往下几百米的地层里就包含了大 量水分。有水分就能容纳二氧化碳，于是这个方法就是把二氧化碳打到浅海海底 的地层中。最初，一家挪

12、威的石油公司因为政府要向它征收高额的碳税，于是他们就想 要试试一一如果注入海底的花销比碳税更低，那就注入到海底吧。结果发现，这 样真的花销更低。所以到了今天，这件事对他们来说已经不是尝试了，而是公司 盈利的保障。今天，已经有超过2000万吨的二氧化碳被封存住了。不过，这样封存的二 氧化碳是没法被再利用了。而这个方法到现在，也没有观测到泄漏。二氧化碳的再利用我们经常会在新闻里看到，回收的二氧化碳可以注入啤酒和碳酸饮料中。但 实际上算算就知道，饮料中可以用掉的二氧化碳实在太少了。假设全球70亿人 每人每天喝一升的碳酸饮料，这个量所需要的二氧化碳，只需要一个大型煤电厂 的排放量就足够用了。当然，生活中还有一些其他的应用，比如杀菌剂、灭火器、焊接剂、醋酸等。 不过，这些也只能消化很小一部分碳排放。所有此类产品中二氧化碳的使用量加 在一起大约是每年1亿吨，而全球二氧化碳的排放量大约是每年300多亿吨。并且，这些商品中的二氧化碳实际上并没有封存，喝了可乐后打一个嗝，或 者灭一次火后，灭火器里的二氧化碳就又回到大气层中了，所以这些应用并不影 响大局。但请你注意，这里有一个关键点一一碳捕捉技术，要不就是从煤电厂等排碳大户的排气管中捕捉，要不就是利用 捕捉来的二氧化碳把