编者按

　　《南方周末》（2009年8月27日出版）第16版中《碳捕捉救地球？》一文从经济和政治的层面上进行分析，对国内外目前热炒的CO2捕集封存（CCS）问题提出了疑问，也提及可能存在安全性和可靠性的问题。本文作者从工程技术和基本原理上作进一步分析，得出CCS实际上是不可行、原理上也存在导向性错误的结论。本期编发这期文章，希望能让读者对碳减排有更深层次的认识，对气候外交有进一步的思考。

　　全过程分析能耗

　　《碳捕捉救地球？》（以下简称该文）一文引用了华能北京高碑店热电厂已建成的一个捕集CO23000t/年实验装置的实验数据，表明要捕集此电厂所产生的CO2，需要耗费全厂产生电力的30%，投资要从原来的4000元/千瓦增加到8000—12000元/千瓦，电价成本要增加20—30%，从经济的层面考虑是难以接受的，但这种分析是不全面的和不够深入的。

　　应该指出，完成CCS全过程的能耗以及增加的投资，应包括从把CO2捕集到储运和封存全过程所消耗的电力、热能，全过程所必须增加的设备动力装置，生产制造这些设备装置所消耗的材料和能耗。并计算出提供这些设备、材料、能耗可能产生的CO2，分担在每吨所捕集封存的CO2上，若为了捕集封存这些CO2而额外产生的CO2比拟捕集封存的CO2还多则CCS便毫无意义，根本是不可行的。试想，若不把CO2封存，是完全不需要生产和消耗这一系列材料和热能的。根据以上原则，可以对CCS全过程作一大致分析：该文已指出，要实现CCS，对CO2除了捕集以外，还要把它储在贮罐、输送到封存地点，并压送到地下或海底。高碑店热电厂给出的数据可代表仅把电厂产生1t的CO2分离便要额外消耗所产生电力的30%，亦即要额外产生0.3t的CO2。把捕集的CO2输送到封存地点，只能通过管道或陆路、水运进行。最可能的方法是先把CO2压缩液化，CO2的临界压力为7.38MPa、临界温度为31摄氏度，把CO2压缩为液体所耗的电能是比较大的。若用管道输送，消耗的电力与输送的距离远近有关。初步计算，压缩液化CO2并用管道输运所消耗电能所产生的CO2的数量级约为被输送CO2的百分几十或更多。若用汽车、火车、船只运输则可能产生比管道运输更多的CO2。到了封存点，若要维持为液态CO2，需压缩到800m—1000m以下的海底或矿井中，则需要更多动力。为了完成全过程的CCS，必须建造较大承受高压的储罐、管道沿途的加压泵站，穿越地层的输气管道。所需投资可能比电厂的捕集装置更多，亦即需要建造更多附加装置和使用更多的动力装置，消耗大量资源和材料。若把电厂捕集CO2的能耗，CO2液化和输运的能耗压缩封存到地下的能耗，建造全过程设备折算到每吨封存的CO2能耗加在一起，其额外产生的CO2比封存的CO2还多，CCS还有意义吗？还值得花大量人力、财力去研究吗？

　　CO2减量是关键

　　从基本原理上，CCS亦存在错误导向。地球刚形成时，原始大气含CO2很多，氧极少。一直到20—30亿年前出现了微藻，可以利用CO2、水和阳光进行光合作用生成碳水化合物并释放出氧气。经过亿万年，原来大气中的CO2绝大部分都形成碳酸盐和化石燃料保存在地壳和海水中，释放出的CO、O2形成今天的大气，并维持生物圈的生态平衡。人类出现的几千年中，生活活动所产生的CO2类较少，可以靠植物的光合作用转化，基本上维持大气组成的稳定。但在工业革命的近两三百年，人类使用化石燃料数量愈来愈多，而且大量砍伐原始森林使产生的CO2比转化的CO2更多，大气中CO2浓度升高。便产生目前众所关注的“温室效应”。一些学者把近百年地球平均温度升高归因于大气中CO2等气体浓度上升，减少了热量向宇宙散射而造成的，自然也有一些不同意见。究竟是哪些因素对地球温度变化起主要作用还有待探讨。近几百年，大气中CO2的浓度增加了200—300ppm（百万分之一），亦即只增加了万分之2—3，但能大量把CO2转化为氧的原始森林却减少了百分之几十。

　　要解决CO2的温室效应应包括两方面：一方面减少所产生的CO2即减排；另一方面应增加CO2的转化，才能有效减少大气中CO2的浓度。而且，后者可以帮助氧的产生和循环。因此，正确的提法应该是“CO2的减量”。减排仅是一方面，更重要的另一方面应该是CO2的转化，只提减排是片面的。

　　我国政府通过植树造林、发展和保护森林资源，为推进全球生态保护、增大CO2转化能力、缓解全球气候变化作出了巨大贡献。新中国成立以来，我国积极开展植树造林活动，初步形成了以工程造林为主体，社会造林和全民义务植树共同发展的造林绿化新格局。全国森林总面积由新中国成立初期的8280万公顷增加到17491万公顷，年均生长量约5亿立方米，森林蓄积由90.28亿立方米增加到124.56亿立方米，每年净吸收CO2约9亿吨，为我国同期排放CO2增量的3倍左右。

　　相反，美国计划在巴西砍伐大量原始森林种植甘蔗作物以生产乙醇做替代燃料。这将大大减少自然界转化CO2的能力，对于CO2的减量是不利的。而乙醇作为汽油的替代燃料，片面的从减排来看则可能是有利的。由于只强调减排，使人们认为采用CCS才是可以使大气中CO2减量的主要方法，这其中却没有考虑到化石燃料燃烧生成CO2要消耗大量的氧气。

　　正确方向是增加碳汇

　　近年，全球每年采用近100亿吨的化石燃料，若采用CCS方法把生成的CO2全部封存，即把其中的碳元素以CO2的形式封存在地壳中则要消耗近2×1010t的氧，而大气中的氧约只有1015t，则每年大气中氧的浓度要减少2/105。用不了多长时间，大气中氧的浓度便降至不能维持人类和生物的正常生长，这个后果要比温室效应严重的多。因此， 把地壳中碳元素燃烧为CO2的CCS存在方向上的误导作用。正确的方式应该是把这些CO2转化为氧、生物质和有机碳化合物才可以保持大气中氧的浓度，维持土地的肥力。当然，捕集部分CO2加以利用或就近用以作三次采油的介质都是值得推荐的方式。这和把CO2封存是两个不同的问题，而且用量少，不会影响到大气中氧的浓度。

　　在提倡CO2减排的同时，应该强调CO2的光合转化。大力植树造林，反对砍伐原始森林，研究提高植物光合效率的方法，更多利用光合效率高的藻类，充分利用农林业的秸秆下料以代用木材，并部分转化为土壤有机质。正如2008年9月8日，胡锦涛主席在悉尼亚太经合组织领导人大会上的发言，主张要“建立亚太大森林恢复与可持续管理网络”，“增加碳汇”，通过植树造林等方式把排放到大气中的CO2以生物量的形式固定下来，这就是碳汇。这才是控制温室气体的正确方向。迄今为止，即使在发达国家亦只建成为数不多的小型CCS试验装置，主张CCS的专家们特别是对我国科技工作的决策有影响的人士，应能提出具体数据来证明他们的正确。而对CCS投入大量资金和人力是否合适则应进一步加以研究。

　　（作者系清华大学化学工程系教授）

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