碳中和技術(shù)之碳封存和再利用

1、碳中和技術(shù)之碳封存和再利用 碳中和技術(shù)之碳封存和再利用 第一次聽說“碳中和這個詞的時候，憑直覺認為，怎么把二氧化碳重新收集起來、從空氣中固化出來才是碳中和的核心。但是，真實狀況和這種直覺是相悖的碳捕捉和碳封存其實只占將來30年全球碳中和計劃中比較小的部分，關(guān)于中國來說，占比就更小了。 具體有多小，我們參照歐盟委員會對2050年之前碳排放的計劃就能看出來。我把這張計劃圖放在上面了，方便的話你可以看看。圖中從2035年之后才出現(xiàn)的一點點紅色的部分，就是碳捕捉所占的量。等它發(fā)展到2050年的時候，捕捉的量也只有20xx年碳排放量的1/20。 但是，它卻是全球減碳計劃非常關(guān)鍵的一步。因為到了2050年

2、的時候，全球排放的二氧化碳有1/5是要靠碳捕捉來封存的。 植樹造林可能沒用 氣體是很難通過人工設(shè)施在百年這個尺度上長期、巨量的儲存的，所以要封存。其實，封存的最好方法就是讓它回到最初的形態(tài)，也就是成為各種生物與非生物的組成成分。 生物的方式非經(jīng)常見，就是現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)負碳排放的蘇里南與不丹的做法種植大片的森林。雖然樹木也呼出二氧化碳，但更多的二氧化碳會在植物的生長過程中形成植物的根、莖、葉、花、果實、種子的一部分，于是碳就這樣被固化到那里了。 但其實，這個方法在業(yè)內(nèi)是有爭議的，反對者的理由是不確定植樹造林對碳中和是不是有幫助。因為影響因素太多了，效果其實是未知的。 第一個理由是，從太空望下去，茂

3、盛的森林是深色的，深色會讓地表汲取更多的熱。這反而會比農(nóng)田和裸露的地表汲取更多陽光，導(dǎo)致地球升溫。這種效應(yīng)在地球的高緯度地區(qū)尤其顯然，因為那里生長的樹木顏色更深，所以那里的森林起到了給地球升溫的效應(yīng)。 雖然森林確實也汲取了更多的二氧化碳，而且還封存了它們，但是人類的最終目標并不是二氧化碳的多少，而是地球升溫的多少，所以如果最后二氧化碳減下來了但地球溫度卻升了上去的話，這也是不能接受的。 而溫度是不是真的會因為種樹而上升，還要看赤道四周，也就是低緯度地區(qū)樹木的多少。雖然它們的顏色也是偏暗的，但是這里空氣潮濕，樹木蒸騰的水蒸氣更多，會在森林上空幾百米處形成大片云層。而這時，再從宇宙望向森林，看到的

4、并不是深色的森林，而是一片片白花花的云層，這對陽光的反射率可就高多了。所以，赤道四周的森林反而會讓地球的溫度下降，與此同時，二氧化碳也被汲取和封存在植物體內(nèi)了。 此外，還有一個問題就是森林的附帶效應(yīng)。 只要去過森林，你就會有感受，那里有一股濃濃的樹的味道。因為樹木會釋放揮發(fā)性氣體，其中一種叫作“異戊二烯，它會和空氣中的氮氧化物反應(yīng)生成臭氧，而臭氧在底層大氣中可以算是一種非常強的溫室氣體。而且，異戊二烯還能促進另外一種更強化烈的溫室氣體甲烷，讓它更久的停留在大氣層中。所以，這是森林樹木釋放揮發(fā)性氣體的一個副作用讓地球升溫。 但是異戊二烯還有反作用，它有利于氣溶膠的形成。于是在它濃度高的區(qū)域，就更

5、容易產(chǎn)生霧霾和云層，而霧霾和云層都是既可以增加反射率，又可以給地球降溫的。那么，異戊二烯的釋放加和之后的效果到底是升溫還是降溫呢？其實兩個方向的研究結(jié)論都有，誰也說服不了誰。 另外，森林里還會棲息比一般土壤多得多的微生物，而微生物會釋放溫室氣體甲烷。這幾乎是一個規(guī)律，在森林和熱帶濕地上空檢測到的甲烷顯然高于其他區(qū)域。而剛剛說了，甲烷是一種激烈的溫室氣體，它會讓地球升溫。 你看，森林會讓地球升溫的因素有一大堆，而且有些還是在滿足某些條件下才會有升溫效果的。而同時，森林又有很多降溫的因素。這就是為什么我一開頭就說，植樹造林的最終效果其實是未知的。 但我們也要知道，以上討論的僅僅是"種樹對

6、地球升降溫的影響是未知的"。但實際上，地球受到的威脅還有生物多樣性的斷崖式下跌，而這方面幾乎只有保護森林才有用，而且還得是那種非速生林，也就是什么樹種都有的森林才干有實質(zhì)性的拯救。 以上都是生態(tài)學家、氣候?qū)W家合計的事情。而更加實際的問題是，植樹造林可不是我們說造就能造的，因為當前地球上沒有任何地方的土地是閑置的、能讓人直接拿過來改成森林的。有些地方的森林被砍了，是因為要發(fā)展畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)，或者有礦藏，或者要開發(fā)房地產(chǎn)。所以，即便當前的結(jié)論是森林可以封存二氧化碳和降低溫度，其實也很難大面積變更土地的使用類型。 所以，封存二氧化碳基本指望不上植樹造林。 大規(guī)模封存二氧化碳的方法 那么，今天

7、對收集來的二氧化碳做大規(guī)模封存時用的是什么方法呢？其實是把它們注入到油田和氣田里去。 這個做法為什么可以呢？其實思路很簡單 我們想，石油和天然氣都是氣體和液體的混合，它們都在幾十、幾百萬年里一直在油田和氣田里沉積著，或者我們換個詞，在那里“封存著。既然幾百萬年都沒有泄漏，那么我們把二氧化碳存在那里，不也一樣可以達到不泄漏的效果嗎？ 其實，那里就是天然的氣體封存場所，不但嚴密穩(wěn)妥，而且存儲空間也足夠大。而且在全球的分布還比較均勻，用來存儲的坑都是現(xiàn)成的，不用地質(zhì)學家勘探哪里合適存放氣體，也不用動用大機械挖掘了?，F(xiàn)在，碳捕捉才剛剛開始，那些油田氣田足夠用上幾十年的。 而這個方法還有一個特點它既是封

8、存二氧化碳的主要途徑，也是目前二氧化碳捕捉后再利用的主要方式。 這些二氧化碳又是怎么再利用的呢？這個技術(shù)就叫作“二氧化碳驅(qū)油。 我們可以思索一個問題：地底下的石油是怎么打上來的呢？其實，只有富得流油的中東可以鉆一個很深的洞，然后往里面注水，油就會汩汩的涌出來。其他地區(qū)的油田，石油都鑲嵌在巖層的縫隙里，必須要用一些方法把它們弄下來。這些方法包括使用烴類、化學驅(qū)動、熱驅(qū)動，還有二氧化碳驅(qū)動，用高壓把油趕出來。 其中，二氧化碳驅(qū)動的效果比較好，因為二氧化碳能溶于油中，而且溶入以后，石油的黏度會大幅下降、體積膨脹，于是就更容易流出來了。 既然開采石油要往油田里大量灌注二氧化碳，那這些二氧化碳從哪兒來不

9、是來呢？干脆就用捕捉到的。所以在這個過程中，很多二氧化碳既幫助人們開采出石油，而后又被封存在石油流走后的那個大坑里了。 今天，規(guī)模在100-900萬噸封存儲量的二氧化碳封存項目，全球一共有43個。它們?nèi)慷际莿倓偹f的地質(zhì)封存，其中18個已經(jīng)建成，5個正在建造，還有20個正在規(guī)劃興建中。已經(jīng)建成的那18個大型封存項目中，最長的已經(jīng)有十多年的歷史了，還沒有出現(xiàn)一次泄漏事件。 但是就像我們昨天說過的，碳捕捉技術(shù)其實是最成熟的，而封存技術(shù)還有待時間的驗證。其實，封存的要求很苛刻，最好是永久封存，不能永久也要幾千年不泄漏，但這樣的驗證是很難做的，只能邊存邊看。此外，有很多因素會干擾封存效果，比如地震，

10、這可是沒法防范的。 除了這個方法之外，封存量排第二的方法就是把二氧化碳封在海底的含水地層里。 這個地理位置要解釋一下：海洋的平均深度是4000多米，而我們把二氧化碳封到的海底，并不是去那么深的地方，而是在大約海面以下800米的位置。我們知道，在離海邊不太遠的大陸架四周，那里的海水往往只有一二百米深，再往下就是大陸架了。 而大陸架因為一直被海水浸泡，所以海底再往下幾百米的地層里就包涵了大量水分。有水分就能容納二氧化碳，于是這個方法就是把二氧化碳打到淺海海底的地層中。 最初，一家挪威的石油公司因為政府要向它征收高額的碳稅，于是他們就想要試試如果注入海底的花銷比碳稅更低，那就注入到海底吧。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，

11、這樣真的花銷更低。所以到了今天，這件事對他們來說已經(jīng)不是嘗試了，而是公司盈利的保證。 今天，已經(jīng)有超過2000萬噸的二氧化碳被封存住了。不過，這樣封存的二氧化碳是沒法被再利用了。而這個方法到現(xiàn)在，也沒有觀測到泄漏。 二氧化碳的再利用 我們常常會在新聞里看到，回收的二氧化碳可以注入啤酒和碳酸飲料中。但實際上算算就知道，飲料中可以用掉的二氧化碳實在太少了。假設(shè)全球70億人每人天天喝一升的碳酸飲料，這個量所必須要的二氧化碳，只必須要一個大型煤電廠的排放量就足夠用了。 當然，生活中還有一些其他的應(yīng)用，比如殺菌劑、滅火器、焊接劑、醋酸等。不過，這些也只能消化很小一部分碳排放。所有此類產(chǎn)品中二氧化碳的使用量加在一起大約是每年1億噸，而全球二氧化碳的排放量大約是每年300多億噸。 并且，這些商品中的二氧化碳實際上并沒有封存，喝了可樂后打一個嗝，或者滅一次火后，滅火器里的二氧化碳就又回到大氣層中了，所以這些應(yīng)用并不影響大局。 但請你注意，這里有一個關(guān)鍵點 碳捕捉技術(shù)，要不就是從煤電廠等排碳大戶的排氣管中捕捉，要不就是利用捕捉來的二氧化碳把石油壓出來。說到底，等化石能源被