二氧化碳那么多怎么办？挖个坑埋了呗！-可道的财新博客-财新网

张秦（可道|文以载道观察员）

1. 名字这么长的“碳捕及储存”是个什么鬼？

碳捕集及储存（Carbon capture and sequestration，后文中简称为CCS），是一种收集二氧化碳，将它们运输至储存地点并长期封存的技术。简单的说，就是找个坑把二氧化碳埋了，不让它逃进大气层里招欠。

已经排放进大气层的二氧化碳很不容易大量捕集，所以CCS主要针对的是在点源污染（火力发电站等）处收集的气体。不用多说大家也知道，这项技术的出现是为了减轻使用化石燃料时所释出的二氧化碳而造成的全球变暖。据统计，应用CCS技术的电厂能减少80-90%的年均二氧化碳排放量，所以CCS被认为是大规模减少碳排放、减缓全球变暖最有前景的方法之一。CCS虽然不能逆转已经存在的气候变暖形势，但是它的确给因气候变化而岌岌可危的生态系统带来一线希望。

图1：气候变化让二氧化碳减排迫在眉睫

（来源：网络）

2. 在哪挖坑，怎么埋？

其实埋二氧化碳也没什么特别的，埋地里、埋水里都可以，关键是坑要挖得深，埋要埋得严实！

二氧化碳封存的方法一般说来可分为地质封存和矿物封存两类。（还有一种方法叫做海洋封存，不过由于实际操作中很难防止泄露，而一旦发生泄露也很难及时补救，所以在很多地方已经禁用了。）

地质封存是神马？

地质封存一般是将超临界状态（气态液态的混合体）的二氧化碳注入深层地质结构中进行封存。常见的适宜碳封存的地质结构包括油田、气田、咸水层、不可开采的煤矿等。二氧化碳性质稳定，所以我们不用担心注入到地下的气体引起爆炸或产生毒素等灾害。如果地质封存点经过谨慎的考察与精心的管理，确定没有泄露，注入地层中的二氧化碳可封存一千年以上。

有趣的是，地质封存技术最初的目的根本不是减缓全球变暖，而是提高化石能源产量。把二氧化碳注入油田或气田用以驱油或驱气可以提高30-60%采收率——这样既提高原油产量，又减少污染的方法，确实是解决了人类面临的巨大难题。

图2：CCS工作原理示意

（来源：世界煤炭研究所）

矿物封存又是神马？

矿物封存是指通过一系列的化学反应（主要是CO₂与含Mg和Ca的矿物发生的放热反应），在催化剂的辅助下，把气体二氧化碳转化成稳定的固体碳酸盐（主要是菱镁矿MgCO₃和方解石CaCO₃）。

矿物封存和地质封存相似之处在于，它们都是需要把二氧化碳注入到地下；但地质封存只是单纯的物理封存法，不存在二氧化碳转化为碳酸盐的化学反应。科学家的思维其实很简单，既然二氧化碳气体这么讨厌，那我们就发个大招儿把它石化了嘛。

不过，科学也是源于生活，二氧化碳转化成碳酸盐的现象在自然界是普遍存在的，比如我们常见的大理石和石灰岩就有很大一部分是这样形成的。这样的自然现象虽然存在，但是化学反应非常缓慢，往往需要数百年甚至上千年的时间才能观测到显著的变化。科学家所研究的，是怎样加快这样的化学反应，在安全且经济的条件下，让二氧化碳的排放和回收可以得到平衡。矿物封存是一种相对比较新的技术，目前还处于理论和实验研究阶段，没有投入大规模的工业使用。

矿物封存好麻烦的样子，我们鼓捣它做什么？

首先是安全性，二氧化碳转化成了碳酸盐之后，我们就再也不用担心气体泄漏的问题了，可以说是一劳永逸。而且反应过程中也不会产生有害的化学物质。相比之下，地质封存则需要长期的监控，因为高浓度的二氧化碳泄露会造成重大安全隐患。

另外，地球上含镁和含钙的矿物非常多且分布广泛（研究表明，美国拥有足够储存500-900年碳排量的矿物），我们不用像地质封存那样到处寻找稳定的地质结构来储存气体。

3.说了半天，CCS这玩意儿到底靠谱么？

到2017年年底，全球预计会有21个大型CCS工程投入使用，预计可以每年回收4000万吨二氧化碳。据估计，每年全球的二氧化碳总排放量约为95000万吨，其中25%来自发电站（也就是20000万吨左右）；那么理论上讲，这21个CCS项目就可以回收处理掉1/5来自火力发电厂的二氧化碳。写了这么一大堆数字，到底是想说什么呢？我是想说，CCS是很靠谱的。有了CCS，零碳排时代真的就不再遥不可及了。

图3：全球温室气体排放来源——25%来自火力发电厂

（来源：美国能源部）

——可是这么好的先进科技，为啥不每个电厂都配一个呢？

毕竟CCS跟这世界上大部分好用的东西一样，靠谱，但是贵。二氧化碳在污染源的捕集，从捕集地到封存地的运输，将气体压缩到超临界状态，注入到地下封存等等过程全都需要能源。有研究表明，使用CCS的电厂会比不使用CCS的电厂多消耗25%的燃料。消耗能源更多就意味着成本更高。比如美国，CCS没有投入使用的情况下，平均电价是10.45美分/千瓦时；如果CCS投入使用，粉煤发电站的电价会提高2.8-4.4美分/千瓦时，天然气发电站的电价会提高1.7-3.1美分/千瓦时。也就是说，以现有的技术水平为基础，CCS的普及可能会导致电价高达16-42%的增长。所以有的科学家会斥责CCS技术不过是自欺欺人，与其说是新科技，不如说是拆了东墙补西墙，而不能真正意义上的解决全球气候变暖的问题。CCS和很多绿色科技面临着同样的问题，它们都十分靠谱，但是无法大规模使用，因为我们银子不够。

当然，目前我们对CCS的研究还不算完善，这个愁人的结论也许很快就会被推翻。另外，CCS虽然消耗能源，但在地质封存的过程中，它也提高能源的采收率。所以，CCS的收支平衡还是有可能做到的。

我想大家读到这里都多多少少有点纠结，在能源紧缺的当下，我们真的愿意选择多消耗25%的能源来减缓全球变暖吗？看看每个月的账单，我们真的愿意把电费乘以1.4吗？可是如果现在不去解决碳排放问题，多年之后我们会不会根本就没有选择的余地呢？