瓊·吉賓斯
瓊·吉賓斯博士是英國倫敦帝國理工學院機械工程系高級講師、英國碳捕集和儲存聯盟發起人和首席研究員。他曾7次訪問中國。最近,他和哈爾濱工業大學燃燒工程研究所教授孫紹增進行了合作研究。
當化石燃料進行燃燒時,碳就會以CO2的形式排放到大氣中。汽車、火車和燃煤發電廠是最主要的碳排放源。CO2在大氣中的堆積可能會導致全球變暖。通過捕集燃料中產生的CO2,不讓其排向天空,并將CO2注入廢舊的油田和天然氣田,或者是地層深處,便可以實現碳的永久埋存,預防全球變暖的發生,這就是碳捕集和儲存技術。

2006年8月,瓊·吉賓斯博士(左四)訪問位于中國西安市近郊的火電研究所煤氣化研究實驗基地。(圖片提供:瓊·吉賓斯)
12月3日,在印尼巴厘島舉行的2007年聯合國氣候變化大會開幕式上,《聯合國氣候變化框架公約》秘書處執行秘書伊沃·德博埃指出,“共同但有區別的責任”原則是應對氣候變化問題的基石。在應對氣候變化的過程中,工業化國家應起帶頭作用,發達國家和發展中國家應加強技術合作,目前化石燃料仍被廣泛使用,為避免使用化石燃料對環境造成的破壞,應開發使用新技術。
2005年9月,“英國—歐盟—中國燃煤近零排放項目”計劃提出,2014年前,計劃在中國建成一座擁有碳捕集和儲存技術的燃煤發電廠,英國將在項目執行的第一階段提供350萬英鎊的資金。
今年11月20日,“英國—中國清潔煤計劃”在北京正式啟動。日前,就這個計劃的有關情況,瓊·吉賓斯博士接受了《科學時報》的專訪。
煤炭目前約占全球能源消費量的1/4,是僅次于石油的第二大能源,也是成本最低的發電原料之一,但煤的燃燒產生了大量溫室氣體。“電力工業是全球最大的溫室氣體排放行業,目前大部分電力公司依然倚賴燃燒煤炭等化石燃料發電,全球37%的CO2排放來自電力行業。”世界自然基金會氣候項目主任詹尼弗·摩根說。
人類能否扭轉乾坤,將排向天空的CO2埋入地下呢?這不是一個異想天開的假設,而是已成現實的技術。
吉賓斯從2001年開始研究碳捕集和儲存技術,他說:“我非常關注碳的捕集和儲存,因為我認為這是避免災難性氣候變化的關鍵技術,我不想讓子孫后代面臨不可解決的氣候變化難題。”
為什么要捕捉二氧化碳?
CO2是大氣中主要的含碳氣體,也是碳參與物質循環的主要形式。大氣中的CO2含量在受到人類活動干擾之前是相當穩定的。
隨著18世紀工業革命來臨,汽車、火車、飛機和發電廠消耗了大量化石燃料,也向大氣中排放了大量CO2,打破了大氣中的碳循環平衡,導致溫室效應的發生。
能否捕捉化石燃料燃燒過程中產生的CO2,并將其分離出來,不讓它們排向天空呢?
吉賓斯說,早在半個世紀前,人類就開始用碳捕集技術為飲料、干冰和滅火器等制造工業生產CO2。今天化石燃料燃燒后的捕集技術就是通過改進成熟的小型捕集機組發展起來的,這種系統可應用于傳統的蒸汽鍋爐發電和現代發電廠,在排放物到達煙囪前清洗出CO2,這種技術被稱為“燃燒后捕集”。
還有一種碳捕集技術叫做“燃燒前捕集”。吉賓斯說,這是另一種新型的捕集技術,在燃燒前將天然氣分離為氫氣和CO2,將氫氣作為發電用的燃料,CO2則被捕捉和埋存。“燃燒前捕集”系統主要應用于以天然氣為燃料的發電廠。
到哪里儲存二氧化碳?
自工業革命以來,大氣中CO2含量增加了25%。預計2030年全球CO2排放量將逾400億噸。
人類怎樣才能建造出如此龐大的CO2儲存器呢?吉賓斯說,大自然已經為我們作好了準備:一是廢棄的油井和天然氣井,二是地下1000多米處的含鹽水層。英國就是一個埋藏CO2的最佳地方。
英國有眾多的油田和天然氣田,其中許多已日漸枯竭。1996年的一項研究估計,英國已枯竭的油田可儲存5.3億噸的CO2,已枯竭的氣田可儲存11億~15億噸的CO2,也就是說,廢棄的油田可儲存英國未來10年的CO2排放總量,廢棄的氣井可儲存英國未來30年的CO2排放總量。
地質儲存是第二種方案,這種方案也稱為深部含鹽水層CO
2儲存。位于地層深處的多孔巖石充滿了鹽水,這些水