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低碳经济无疑是时下的热门话题。应对气候变化，发展低碳经济，越来越成为人类的共识。当气候变化成为新时代的焦点，国内外越来越多的专家学者认为，节能减排，走低碳经济发展道路，是应对全球气候变化的不二方案。因此，如何减排二氧化碳的新技术受到大家的重视，其中碳捕捉和碳封存技术逐渐成为一个热点话题。记者采访了美国西肯塔基大学燃烧科学与环境技术研究所所长潘伟平，从大气污染控制、低碳技术、碳捕捉和碳封存技术的角度，探讨全球和中国面临的最重要的环境问题及对策。
有害气体改变气候
记者：2009年年底召开的哥本哈根气候大会，使得全球变暖再一次成为世人关注的焦点，但最近全球部分地区不仅没出现暖冬，反而暴雪事件频发，大家也对气候变暖产生了种种疑问，您对此有何看法?
潘伟平：以前大家一说到气候变化，常常会说全球气侯正在变暖，但现在表述为气候变化，这样更客观。因为气候变化有两个方向
一个是增温，另一个就是降温。从最近全球气候变化来看，不能简单地讲气侯变暖，而应该是南北半球两端变暖，中间地带变冷。
记者：有媒体报道说，未来全球可能会进入一个50年短期变冷的“微型冰河期”，您认为呢?
潘伟平：有可能。如果我们再不注意环境保护，不减少环境破坏的话，气候极端变化就会加速。因为整个地球本身存在一个完整的循环体系，而人类活动增加了二氧化碳的排放，使得现在海洋、陆地已经没有办法有效地循环所有的二氧化碳，所以二氧化碳会悬浮在大气里面，造成气侯的极端变化，不仅仅使气候变暖，还会变冷。
什么是碳捕捉和碳封存技术?
记者：人类排放的二氧化碳造成了气候的极端变化，如何有效地处理这些多余的二氧化碳成为现在面临的难题，为此，碳捕捉和碳封存技术日益受到重视。这个概念普通读者还是比较陌生，您能不能简单介绍一下。
潘伟平：碳捕捉与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。该技术包括二氧化碳捕捉、运输以及封存3个环节。
首先来讲碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳。二氧化碳的捕捉方式主要有3种：燃烧前捕捉、富氧燃烧和燃烧后捕捉。无论采用哪种捕捉方法，简而言之就是将燃煤发电厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等环节后，将二氧化碳分离并收集起来。
其次是碳封存，当二氧化碳被捕捉并将其压缩之后，压回到枯竭的油田或者其他安全的地下场所。比如在石油的开采的过程中，需要注入二氧化碳，石油才能冒出来。关于这项技术的研究可以追溯至1975年，当时美国将二氧化碳注入地下以提高石油开采率，但将它作为一项存储二氧化碳以减少温室气体排放的环保工程，则开始于1989年的美国麻省理工大学，直至近年来，这项技术得到更多的重视和研究。它被认为是一种可能的、减少空气中二氧化碳浓度的方法。
碳捕捉的新技术
记者：利用现有的技术，分离一吨二氧化碳需要多少费用?
潘伟平：以火力发电厂为例加以说明，因为60％的二氧化碳都是从烧煤开始产生的。火力发电厂发电时煤在空气中燃烧，空气里面有氮，在燃烧过程中，氮的变化不大，只有少部分变为氦氧化物，每一个烟囱冒出来的浓烟中二氧化碳的含量只有15％，剩下的75％都是氮。所以捕捉其中的二氧化碳，一定要先把氮和二氧化碳分离，那么最关键的就是二氧化碳的分离技术。现在几乎要花上一个火力发电厂三分之一的电量，才能把该发电厂排放物中的二氧化碳与氮分离出来，这就是目前最大的困难。从目前的情况来看，分离一吨二氧化碳大概要花费50美元～60美元，真正用到运输封存方面的费用，可能只要5美元～8美元，大概是十比一的比例。但是目前分离一吨二氧化碳企业能接受的成本大约是20美元，现在还没有一种技术能达到20美元左右的成本。
记者：从您以上介绍的情况看，分离二氧化碳花费的成本最大，那么碳捕捉技术具体来讲有哪些方法?在国外有没有典型的应用案例?有没有可以推广到中国的成熟技术呢。
潘伟平：从目前来看，成本问题是二氧化碳捕捉技术中最关键的环节，采用一项新技术，它的投入产出比值一定要大于1，但是目前捕捉二氧化碳的很多技术这个比值都是小于1的。现在美国有1100多家火力发电厂，他们通常采用燃后处理技术，那就是有机氨技术，这个技术早就存在，一般来说有机氮技术用得比较普遍；另外一个燃后处理技术就是氨水吸收技术，这是两大不同的方法。我所在的美国西肯塔基大学经过美国开发总署拨给了安徽理工大学一笔研究经费，用于在淮化集团和安徽理工大学做一个氨水脱二氧化碳的项目，氨水加上二氧化碳就变成小氮肥，小氮肥可以作为肥料用于农业生产。但这两种技术都存在各自的缺点。
上面提到的氨水吸收技术，并不是每一个火力发电厂都能采用该技术，它受到了数量的限制，否则生产出那么多的小氮肥往哪里销呢?
目前来看，有机氨技术是最成熟的技术，但是它也有几个缺点：一是二氧化碳的捕捉效率大概只有90％，而且有机氨技术耗能比氨水吸收技术高。
另外还有燃烧前处理技术，新建火力发电厂可以采用该技术，例如中国广东东莞在建的一个火力发电厂，该厂整体采用了煤气化循环发电技术。它的好处就是先将煤气化，煤气化后主要产生的是氢气、一氧化碳等，氢气燃烧就不会产生二氧化碳。
还有一种方法就是化学循环反应，这是我们实验室正在做的。化学循环的方法就是如何提高火力发电厂排放气体中的二氧化碳含量，减少排放气体中的氨气含量。我们在研究中选择了铜、铁和镍等金属，让这些金属与空气发生氧化反应，变成氧化铜等，氮就被分离出来了：再把氧化铜与煤混合燃烧，把氧化铜中间的氧释放出来跟煤燃烧，产生了高纯度的二氧化碳，铜又被分离出来了，所以铜总是在不断地循环，这就是我们实验室正在试验的新技术。该技术什么时候才能成熟并能在实际中应用呢?我想大概要到2020～2025年。
从以上的分析来看，目前还没有一个十分成熟的技术可供我国大力推广应用，这些技术都有各自的局限性，有待完善。
碳捕捉和封存的危险
记者：以上所说的碳捕捉和封存技术有没有危险呢?
潘伟平：有危险。因为现在还没有办法证明捕捉和存储的二氧化碳不会泄露出来，因为二氧化碳泄露出来是很危险的。例如在非洲有一个村落，村落里有一个湖，湖底的二氧化碳泄露出来后，使得整个村落所有的人和动物都窒息而死，整个村落因此也消亡了。可见二氧化碳泄漏的危险性是很大的。
制作可口可乐等饮料和生产小氮肥所需的二氧化碳数量非常有限，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，这样才可能把二氧化碳存储在地下。其次一定要进行地质勘探，不能封存在地震多发地带，万～发生大地震，二氧化碳泄露出来会造成极大的危害。目前，封存 在地下和矿井下的二氧化碳会不会泄露出来7还没有一个成熟的技术可以准确地探测出来，万一有一天，封存在地下的二氧化碳泄露出来，对人和环境会造成很大危害。所以封存二氧化碳的安全性就显得尤为重要。
中国政府积极应对碳排放
记者：碳捕捉技术是不是中国控制二氧化碳排放最佳的途径?还有没有其他方法?
潘伟平：碳捕捉技术是一种技术手段，它并不是控制二氧化碳的最佳途径，关键是要减少二氧化碳的排放量。短期的手段可以要求火力发电厂提高燃烧效率，最近，中国政府关停了20万千瓦以下的小型火力发电厂，同时提高大电厂的燃烧效率。第二，中国政府现在鼓励采用超临界及超超临界锅炉技术，这是一项很正确的决策。第三，就是利用生物质跟煤混合燃烧，这样二氧化碳的排放可以降低10％～20％。且前来看，最适合中国国情的一是提高燃烧效率，二是用煤炭跟生物质混合燃烧，混合燃烧可以减少二氧化碳的排放量。
现在美国有很多新建的火力发电厂都采用混合燃烧，为什么?因为这些电厂不需要配备额外的设备，使用现有的发电设备，煤炭跟生物质混合燃烧后可以减少二氧化碳的排放。这是短期内最直接、最迅速的途径。
记者：在二氧化碳减排方面，中国其实做了很多事情，在对外宣传上是不是存在不足?
潘伟平：是的。中国在节能减排方面确实做了许多卓有成效的工作，比如家用电器制定了节能标准，在环保方面也做了大量工作。中国在建筑节能方面也做了不少改革，北京正试验和推广拼装式住房，使建材规格化，比如窗户、门、水管统一生产，最后拼装起来，把房子盖好，这样就减少了浪费。而且窗户是双层的，能保持室内温度，节省了大量的能源。北京的许多危旧小区进行了改造，取消了老式的锅炉，采用天燃气集中供暖，这样既节省了能源又减少了污染。
中国很多地方都在大量使用太阳能，比如北京郊区太阳能使用得到了大力推广，我还到过安徽的南部，几乎每一家都在使用太阳能热水器。这些措施都有准确的数据来佐证。中国要加大这方面的宣传力度，需要有一个渠道把这些好做法宣传出去。比如可以建立专门的网站发布这方面的最新动态和数据，或者学者发表文章专门介绍相关情况，总之让更多的人了解我们所做的工作。
未来会有更好的方法
记者：随着技术的进步和时间的推移，也许再过10年，人类对碳捕捉和封存会有更新的技术，请您展望一下。
潘伟平：对。新技术的采用，最主要是看其使用的成本是否合理，碳捕捉的技术，随着科学技术的发展，人们一定会想出更先进更安全的方法来处理二氧化碳，对于这一点，我对未来充满信心。
(责任编辑 邓爱华)
有害气体改变气候
记者：2009年年底召开的哥本哈根气候大会，使得全球变暖再一次成为世人关注的焦点，但最近全球部分地区不仅没出现暖冬，反而暴雪事件频发，大家也对气候变暖产生了种种疑问，您对此有何看法?
潘伟平：以前大家一说到气候变化，常常会说全球气侯正在变暖，但现在表述为气候变化，这样更客观。因为气候变化有两个方向
一个是增温，另一个就是降温。从最近全球气候变化来看，不能简单地讲气侯变暖，而应该是南北半球两端变暖，中间地带变冷。
记者：有媒体报道说，未来全球可能会进入一个50年短期变冷的“微型冰河期”，您认为呢?
潘伟平：有可能。如果我们再不注意环境保护，不减少环境破坏的话，气候极端变化就会加速。因为整个地球本身存在一个完整的循环体系，而人类活动增加了二氧化碳的排放，使得现在海洋、陆地已经没有办法有效地循环所有的二氧化碳，所以二氧化碳会悬浮在大气里面，造成气侯的极端变化，不仅仅使气候变暖，还会变冷。
什么是碳捕捉和碳封存技术?
记者：人类排放的二氧化碳造成了气候的极端变化，如何有效地处理这些多余的二氧化碳成为现在面临的难题，为此，碳捕捉和碳封存技术日益受到重视。这个概念普通读者还是比较陌生，您能不能简单介绍一下。
潘伟平：碳捕捉与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。该技术包括二氧化碳捕捉、运输以及封存3个环节。
首先来讲碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳。二氧化碳的捕捉方式主要有3种：燃烧前捕捉、富氧燃烧和燃烧后捕捉。无论采用哪种捕捉方法，简而言之就是将燃煤发电厂产生的气体收集起来，经过脱硫、氮氧化物等环节后，将二氧化碳分离并收集起来。
其次是碳封存，当二氧化碳被捕捉并将其压缩之后，压回到枯竭的油田或者其他安全的地下场所。比如在石油的开采的过程中，需要注入二氧化碳，石油才能冒出来。关于这项技术的研究可以追溯至1975年，当时美国将二氧化碳注入地下以提高石油开采率，但将它作为一项存储二氧化碳以减少温室气体排放的环保工程，则开始于1989年的美国麻省理工大学，直至近年来，这项技术得到更多的重视和研究。它被认为是一种可能的、减少空气中二氧化碳浓度的方法。
碳捕捉的新技术
记者：利用现有的技术，分离一吨二氧化碳需要多少费用?
潘伟平：以火力发电厂为例加以说明，因为60％的二氧化碳都是从烧煤开始产生的。火力发电厂发电时煤在空气中燃烧，空气里面有氮，在燃烧过程中，氮的变化不大，只有少部分变为氦氧化物，每一个烟囱冒出来的浓烟中二氧化碳的含量只有15％，剩下的75％都是氮。所以捕捉其中的二氧化碳，一定要先把氮和二氧化碳分离，那么最关键的就是二氧化碳的分离技术。现在几乎要花上一个火力发电厂三分之一的电量，才能把该发电厂排放物中的二氧化碳与氮分离出来，这就是目前最大的困难。从目前的情况来看，分离一吨二氧化碳大概要花费50美元～60美元，真正用到运输封存方面的费用，可能只要5美元～8美元，大概是十比一的比例。但是目前分离一吨二氧化碳企业能接受的成本大约是20美元，现在还没有一种技术能达到20美元左右的成本。
记者：从您以上介绍的情况看，分离二氧化碳花费的成本最大，那么碳捕捉技术具体来讲有哪些方法?在国外有没有典型的应用案例?有没有可以推广到中国的成熟技术呢。
潘伟平：从目前来看，成本问题是二氧化碳捕捉技术中最关键的环节，采用一项新技术，它的投入产出比值一定要大于1，但是目前捕捉二氧化碳的很多技术这个比值都是小于1的。现在美国有1100多家火力发电厂，他们通常采用燃后处理技术，那就是有机氨技术，这个技术早就存在，一般来说有机氮技术用得比较普遍；另外一个燃后处理技术就是氨水吸收技术，这是两大不同的方法。我所在的美国西肯塔基大学经过美国开发总署拨给了安徽理工大学一笔研究经费，用于在淮化集团和安徽理工大学做一个氨水脱二氧化碳的项目，氨水加上二氧化碳就变成小氮肥，小氮肥可以作为肥料用于农业生产。但这两种技术都存在各自的缺点。
上面提到的氨水吸收技术，并不是每一个火力发电厂都能采用该技术，它受到了数量的限制，否则生产出那么多的小氮肥往哪里销呢?
目前来看，有机氨技术是最成熟的技术，但是它也有几个缺点：一是二氧化碳的捕捉效率大概只有90％，而且有机氨技术耗能比氨水吸收技术高。
另外还有燃烧前处理技术，新建火力发电厂可以采用该技术，例如中国广东东莞在建的一个火力发电厂，该厂整体采用了煤气化循环发电技术。它的好处就是先将煤气化，煤气化后主要产生的是氢气、一氧化碳等，氢气燃烧就不会产生二氧化碳。
还有一种方法就是化学循环反应，这是我们实验室正在做的。化学循环的方法就是如何提高火力发电厂排放气体中的二氧化碳含量，减少排放气体中的氨气含量。我们在研究中选择了铜、铁和镍等金属，让这些金属与空气发生氧化反应，变成氧化铜等，氮就被分离出来了：再把氧化铜与煤混合燃烧，把氧化铜中间的氧释放出来跟煤燃烧，产生了高纯度的二氧化碳，铜又被分离出来了，所以铜总是在不断地循环，这就是我们实验室正在试验的新技术。该技术什么时候才能成熟并能在实际中应用呢?我想大概要到2020～2025年。
从以上的分析来看，目前还没有一个十分成熟的技术可供我国大力推广应用，这些技术都有各自的局限性，有待完善。
碳捕捉和封存的危险
记者：以上所说的碳捕捉和封存技术有没有危险呢?
潘伟平：有危险。因为现在还没有办法证明捕捉和存储的二氧化碳不会泄露出来，因为二氧化碳泄露出来是很危险的。例如在非洲有一个村落，村落里有一个湖，湖底的二氧化碳泄露出来后，使得整个村落所有的人和动物都窒息而死，整个村落因此也消亡了。可见二氧化碳泄漏的危险性是很大的。
制作可口可乐等饮料和生产小氮肥所需的二氧化碳数量非常有限，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，这样才可能把二氧化碳存储在地下。其次一定要进行地质勘探，不能封存在地震多发地带，万～发生大地震，二氧化碳泄露出来会造成极大的危害。目前，封存 在地下和矿井下的二氧化碳会不会泄露出来7还没有一个成熟的技术可以准确地探测出来，万一有一天，封存在地下的二氧化碳泄露出来，对人和环境会造成很大危害。所以封存二氧化碳的安全性就显得尤为重要。
中国政府积极应对碳排放
记者：碳捕捉技术是不是中国控制二氧化碳排放最佳的途径?还有没有其他方法?
潘伟平：碳捕捉技术是一种技术手段，它并不是控制二氧化碳的最佳途径，关键是要减少二氧化碳的排放量。短期的手段可以要求火力发电厂提高燃烧效率，最近，中国政府关停了20万千瓦以下的小型火力发电厂，同时提高大电厂的燃烧效率。第二，中国政府现在鼓励采用超临界及超超临界锅炉技术，这是一项很正确的决策。第三，就是利用生物质跟煤混合燃烧，这样二氧化碳的排放可以降低10％～20％。且前来看，最适合中国国情的一是提高燃烧效率，二是用煤炭跟生物质混合燃烧，混合燃烧可以减少二氧化碳的排放量。
现在美国有很多新建的火力发电厂都采用混合燃烧，为什么?因为这些电厂不需要配备额外的设备，使用现有的发电设备，煤炭跟生物质混合燃烧后可以减少二氧化碳的排放。这是短期内最直接、最迅速的途径。
记者：在二氧化碳减排方面，中国其实做了很多事情，在对外宣传上是不是存在不足?
潘伟平：是的。中国在节能减排方面确实做了许多卓有成效的工作，比如家用电器制定了节能标准，在环保方面也做了大量工作。中国在建筑节能方面也做了不少改革，北京正试验和推广拼装式住房，使建材规格化，比如窗户、门、水管统一生产，最后拼装起来，把房子盖好，这样就减少了浪费。而且窗户是双层的，能保持室内温度，节省了大量的能源。北京的许多危旧小区进行了改造，取消了老式的锅炉，采用天燃气集中供暖，这样既节省了能源又减少了污染。
中国很多地方都在大量使用太阳能，比如北京郊区太阳能使用得到了大力推广，我还到过安徽的南部，几乎每一家都在使用太阳能热水器。这些措施都有准确的数据来佐证。中国要加大这方面的宣传力度，需要有一个渠道把这些好做法宣传出去。比如可以建立专门的网站发布这方面的最新动态和数据，或者学者发表文章专门介绍相关情况，总之让更多的人了解我们所做的工作。
未来会有更好的方法
记者：随着技术的进步和时间的推移，也许再过10年，人类对碳捕捉和封存会有更新的技术，请您展望一下。
潘伟平：对。新技术的采用，最主要是看其使用的成本是否合理，碳捕捉的技术，随着科学技术的发展，人们一定会想出更先进更安全的方法来处理二氧化碳，对于这一点，我对未来充满信心。
(责任编辑 邓爱华)