【摘要】 每年4月22日是世界地球日。今年的世界地球日更具特殊意義——它是《巴黎協(xié)定》開放簽署的第一天，屆時在紐約聯(lián)合國總部將舉行高級別簽署儀式。雖然《巴黎協(xié)定》簽署期有一年時間，但超過130個國家已表示將在22日簽署這一協(xié)定。

每年4月22日是世界地球日。今年的世界地球日更具特殊意義——它是《巴黎協(xié)定》開放簽署的第一天，屆時在紐約聯(lián)合國總部將舉行高級別簽署儀式。雖然《巴黎協(xié)定》簽署期有一年時間，但超過130個國家已表示將在22日簽署這一協(xié)定。

《巴黎協(xié)定》是全球氣候治理的又一里程碑。但根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署近期一份報(bào)告，要實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，2030年全球最主要溫室氣體二氧化碳的排放量要比2014年減少20%。其中碳捕集與封存技術(shù)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

碳捕集與封存能擔(dān)起應(yīng)對氣候變化的重任嗎？近日，科技日報(bào)記者采訪了在美國舉行的ECI二氧化碳峰會，了解了碳捕集與封存技術(shù)在美國的發(fā)展情況及應(yīng)用前景。

ECI二氧化碳峰會組委會成員、懷俄明大學(xué)范貌宏教授在接受采訪時，介紹了美國正在研究的碳捕集主要技術(shù)。

范貌宏表示，碳捕集技術(shù)的要點(diǎn)不是把二氧化碳“抓住”，而是把“抓住”的二氧化碳“集合”起來，即提高收集到氣體中二氧化碳的濃度，以便進(jìn)一步處理和利用。目前正在研究的碳捕集技術(shù)有很多種，大致可分為燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒三類。

燃燒后捕集是從燃燒后的煙氣中把二氧化碳收集起來。目前常見的方法有化學(xué)吸收法、膜分離法等。其中化學(xué)吸收法比較傳統(tǒng)，通常以有機(jī)胺類化合物為吸收劑，分為液體吸收劑和固體吸收劑兩類。吸收劑與二氧化碳結(jié)合后，再脫附把二氧化碳集中起來。膜分離法是利用薄膜對不同氣體有不同滲透率的特性來把二氧化碳集中起來。燃燒后捕集技術(shù)適合已經(jīng)建成的燃煤電廠。

燃燒前捕集是指燃料燃燒前直接把二氧化碳分離出來。燃料經(jīng)過特殊處理后，分離成氫氣和二氧化碳。氫氣作為能源，燃燒后只產(chǎn)生水。二氧化碳不經(jīng)燃燒直接被收集起來。燃燒前捕集適用于特別建造的煤氣化聯(lián)合循環(huán)電站，不能用于目前已有電廠的改造。

富氧燃燒是改變傳統(tǒng)的空氣助燃方法，把空氣中的氮?dú)夥蛛x出去，直接用高濃度的氧助燃。這樣排出的煙氣就是高濃度二氧化碳?xì)怏w，可以直接進(jìn)行收集處理。

美國研究碳捕集與封存已經(jīng)有很長時間。碳捕集技術(shù)看似百花齊放，背后卻掩蓋著一個無奈的事實(shí)，就是還沒有一種低成本的、成熟的、可大規(guī)模工業(yè)化利用的技術(shù)。

范貌宏說，目前的碳捕集技術(shù)都有較大缺陷。燃燒后捕集的化學(xué)吸收法需要消耗較多能源。另外，液體吸收劑需要消耗大量水，固體吸收劑穩(wěn)定性還不太好，過一段時間就會出現(xiàn)失活。膜分離法除耗能高外，對膜材料的物理特性和性能要求也較高，目前還不能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)出適用的膜材料。燃燒前捕集需要特定的設(shè)備，不僅成本高，而且不適用于現(xiàn)有電廠的改造。富氧燃燒要有前期的設(shè)備投入，運(yùn)行中制氧也要消耗大量能源。

目前碳捕集與封存推廣最主要問題還是捕集階段的成本太高。目前無論哪種碳捕集方法，除了設(shè)施上要有高額投入，還需要大量的運(yùn)行費(fèi)用。美國研究的所謂“第二代碳捕集技術(shù)”，其主要目的就是降低成本，另外還要能長期穩(wěn)定工作，并對環(huán)境友好。

范貌宏認(rèn)為，降低碳捕集成本還要靠技術(shù)創(chuàng)新。他領(lǐng)導(dǎo)的課題組開發(fā)出一種鈦類化合物催化劑，可以大大降低碳捕集過程中的能源消耗。另外，碳捕集研究也出現(xiàn)一些新思路，如膜反應(yīng)器方法、化學(xué)鏈燃燒法，近年在美國也很受重視。

卡耐基·梅隆大學(xué)的愛德華·魯賓教授是美國著名的碳捕集與封存成本問題專家。他表示，要降低成本，后續(xù)的研發(fā)非常必要，同時也應(yīng)看到，目前相關(guān)技術(shù)還都處于試驗(yàn)階段，隨著技術(shù)進(jìn)步，未來成本會有所下降。但即使如此，未來技術(shù)的推廣還需要政府政策上的大力支持。

范貌宏認(rèn)為，碳捕集與封存技術(shù)的推廣不僅是科技問題，還是社會問題，人們思想觀念的轉(zhuǎn)變非常重要。他舉例說，現(xiàn)在美國人每月手機(jī)費(fèi)用一、二百美元很正常，大家都愿意付這筆費(fèi)用。但現(xiàn)在美國家庭每月電費(fèi)可能只有二、三十美元，如果電費(fèi)能增長一倍，完全可以抵消電廠采用碳捕集與封存技術(shù)帶來的成本負(fù)擔(dān)，但通過提高電價來實(shí)現(xiàn)碳捕集與封存目前在美國基本行不通。

美國能源部國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室碳捕集研究組負(fù)責(zé)人何塞·菲格羅亞表示，碳捕集與封存項(xiàng)目由于它的復(fù)雜性，涉及面較多，即使在研發(fā)階段，也與通常的研發(fā)項(xiàng)目不同，需要各方面的全面合作。

菲格羅亞認(rèn)為，在實(shí)施碳捕集與封存項(xiàng)目時，各方充分溝通交流非常重要。目前的碳捕集與封存技術(shù)還不成熟，開展的項(xiàng)目基本上是試驗(yàn)性項(xiàng)目，因此在項(xiàng)目開展前就要確定一旦出現(xiàn)意外，解決的程序是什么，并在項(xiàng)目過程中進(jìn)行經(jīng)常性的細(xì)致評估。即使如此，還需要為未來工程的改變或延期做好充分準(zhǔn)備。