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燃煤發(fā)電廠(chǎng)的排放必須更清潔，這意味著(zhù)要清除它們排放的二氧化碳。存放這些溫室氣體的的地方是地下深處。在德國波茨坦附近，這類(lèi)設備正在進(jìn)行測試。

在德國的 Ketzin，科學(xué)家們計劃將 90,000 噸二氧化碳注入地下。地質(zhì)學(xué)家們已經(jīng)鉆出了一個(gè)深達700 米直至巖石層的洞，并且安裝了很多探測頭。

Ketzin 陰雨綿綿。一座矗立在雨中的鉆塔劃破了天空中密布的烏云；一片綠油油的草場(chǎng)上放著(zhù)一些油箱，還有一個(gè)看上去很簡(jiǎn)陋的小房間。這片草場(chǎng)位于Havelland 區，距離波茨坦以西大約半小時(shí)的車(chē)程。來(lái)自波茨坦 GFZ 研究中心的Frank Schilling 教授指著(zhù)地上一個(gè)填滿(mǎn)了泥漿的洞，洞口伸出來(lái)一根和成人身體粗細差不多的管子， 里面有很多扭在一起的電纜。Schilling 是一個(gè)礦物學(xué)家，他說(shuō)：“我們就是在這里測量二氧化碳在地下的擴散情況。”在草場(chǎng)的另一端還有一個(gè)同樣的洞，里面也有很多電纜；距此洞約100 米處是第三個(gè)洞。在這個(gè)洞里，一根連接在油箱上的管子的另一端通向潮濕的泥土。在 Schilling 腳下 700 米的深處，這些管子將會(huì )在高壓的作用下以每小時(shí) 4 噸的速度把大量二氧化碳注入到沙石之中，從而排出了巖石縫隙中的咸水。

GFZ 工程靠近擁有 4000 人口的 Ketzin鎮，這項工程被人們稱(chēng)作 CO2SINK。從2008 年6月開(kāi)始， GFZ工程每年將30,000 噸二氧化碳注入到地下封存。在為期三年的時(shí)間內，該項目有望封存90,000噸的二氧化碳——這個(gè)數字等同于波茨坦 150,000居民在同樣時(shí)期內所排放的二氧化碳總量。但是相對于人類(lèi)每年經(jīng)由發(fā)電廠(chǎng)的煙囪排入大氣中的 100 億噸二氧化碳而言，這只是杯水車(chē)薪。根據國際能源署（IEA）和西門(mén)子的預測，在以后的 20年中，煤電將占全球發(fā)電增長(cháng)總量的三分之一，這意味著(zhù)污染問(wèn)題將會(huì )變得更加嚴重。事實(shí)上，對于煤的需求不但不會(huì )降低，反而有可能增長(cháng)27%。以中國為例，僅在 2006 年，中國就有174座500兆瓦級燃煤發(fā)電廠(chǎng)投入生產(chǎn)，相當于每隔兩天就有一個(gè)新的燃煤廠(chǎng)開(kāi)始運轉。

地下處理。鑒于這樣的發(fā)展趨勢，盡管CO2SINK 工程的規模有限，但是仍然能針對二氧化碳回收處理方面尚未解決的問(wèn)題提供很有價(jià)值的解決方案，進(jìn)而能為環(huán)境保護做出重要貢獻。如果 Ketzin 鎮的測量結果符合標準，那么就證明二氧化碳可以安全地封存在孔隙巖石當中，即使不能維持數百萬(wàn)年，起碼也能保持數千年。這一工程將會(huì )帶給世界一個(gè)重要的信號。它將證明從燃煤發(fā)電廠(chǎng)、精煉廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)以及鋼鐵廠(chǎng)排出的二氧化碳可以注入地下并且封存起來(lái)。如此一來(lái)，這些二氧化碳就不會(huì )排放到大氣當中，當然也就不能危害氣候了。另外，地下尚有大量的空間用來(lái)封存二氧化碳。據估算，僅德國的二氧化碳封存能力就高達 300 億噸。以目前的數據（每年3.5 億噸）作為參照，這樣的存儲能力足夠德國用來(lái)封存未來(lái) 100 年當中所有燃煤發(fā)電廠(chǎng)所排放的二氧化碳總量。2007年度諾貝爾和平獎得主——隸屬于的政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì ) (IPCC)預測，全球范圍內油田和天然氣田的二氧化碳封存能力高達 9,000 億噸，而咸水含水層的碳封存能力則至少是 10,000 億噸，甚至有可能高達 100,000 億噸。Ketzin 地區的咸水含水層結構正是如此。這些潛在的二氧化碳封存場(chǎng)所中有很多都位于二氧化碳排放量較大的工廠(chǎng)附近，擁有如此便利的條件，將液化二氧化碳通過(guò)管道輸送到這些地方就是輕而易舉的事情了。除了德國勃蘭登堡州，同樣的情況也出現在美國的伊利諾伊州。伊利諾伊州境內有一家二氧化碳*的發(fā)電廠(chǎng)，目前該廠(chǎng)正在一項名為 Future-Gen 的項目中接受監測。其實(shí)只要決策者們能夠在短時(shí)間內把工作落實(shí)到位并且加大研發(fā)力度，世界范圍內很多地區要想實(shí)現在燃煤發(fā)電廠(chǎng)和地下存儲二氧化碳的巖石之間直接連通輸氣管道的夢(mèng)想根本不是難事。

研究表明二氧化碳可以在地下封存極長(cháng)的時(shí)間。時(shí)間一長(cháng)，二氧化碳就會(huì )溶解在咸水含水層當中，整個(gè)過(guò)程和通過(guò)二氧化碳碳酸化裝置把二氧化碳溶解在礦物質(zhì)水中非常相似。隨后二氧化碳就留存在沙石的孔隙之中。隨著(zhù)時(shí)間的推移，越來(lái)越多的二氧化碳將會(huì )沉淀成為無(wú)機化合物，從此就再也不能回到大氣當中。眾所周知，數千年之后，碳酸鈣或者其它形式的碳酸鹽將會(huì )轉化成為菱鎂礦或者菱鐵礦。對目前正在進(jìn)行的處理模式進(jìn)行驗證，并且找到足夠的證據來(lái)證明二氧化碳是否真的能夠進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的有效封存，以及如何進(jìn)行技術(shù)操作是 CO2SINK 項目要實(shí)現的中心目標之一。

地下實(shí)驗室。CO2SINK 項目需要完成的一項本質(zhì)工作是監控二氧化碳在巖石中的三維傳播并且總結出適合于在其它地區實(shí)現商業(yè)化的二氧化碳封存工藝。沒(méi)有其它任何一項工程會(huì )花費如此多時(shí)間來(lái)做這方面的測量：

在距離二氧化碳輸氣管道 50 - 100 米的地方有兩個(gè)測量管路，管路中的電極鏈負責測量巖石中的電阻。測量管路中的電極將通過(guò)表面電極進(jìn)行補充。沙石孔隙中的濃縮咸水具有良好的導電性，而當二氧化碳取代咸水充滿(mǎn)孔隙時(shí)，沙石的導電性會(huì )下降，電阻隨之升高。不過(guò)我們擁有的地電成像技術(shù)可以在二氧化碳擴散的同時(shí)對其進(jìn)行嚴密的三維監控。

項目組還模仿醫學(xué)超聲波進(jìn)行各類(lèi)實(shí)驗?？茖W(xué)家們將密集的聲波通過(guò)地上的鉆孔由地表傳至地下，然后再反射回來(lái)。與充滿(mǎn)咸水的鉆孔相比，聲波在充滿(mǎn)二氧化碳的鉆孔中的傳輸速度要慢的多。因此，利用聲波的方式來(lái)監測二氧化碳的擴散情況也能行的通。

利用光子的散射，通過(guò)光學(xué)傳感器來(lái)測量地下溫度，從而得知二氧化碳在地表下的流動(dòng)狀態(tài)。鉆孔周?chē)拇鎯^域有很多狹長(cháng)的管道，管道由半滲透的薄膜制成，因此二氧化碳可以從中穿過(guò)。高純度的氬氣迫使二氧化碳在毛細管道中不斷抬升直至地表，這樣就可以測量出二氧化碳的濃度。

不管測量結果如何，有一件事是肯定的。Frank Schilling 說(shuō)：“事實(shí)上，沒(méi)有任何物質(zhì)能在巖石中上升。”其原因在于沙石上方約 9 平方公里的面積上都覆蓋著(zhù)石膏以及粘土，它們幾乎把沙石上方*封住。早在 40 年之前人們已經(jīng)開(kāi)始利用這一現象，即電力公司在地下 250－400 米的深處使用沙石層來(lái)存儲天然氣。這個(gè)天然氣的存儲空間可比我們所計劃的二氧化碳封存空間要大的多。”

如果封存的二氧化碳逃逸至地表，會(huì )發(fā)生什么危險嗎？因為二氧化碳的重量大于空氣，因此有批評家認為將二氧化碳聚集在一起將會(huì )令周?chē)械纳舷?。而Schilling 則表示這種危險不會(huì )在Ketzin 發(fā)生。就算真的發(fā)生二氧化碳逃逸，它們也會(huì )隨風(fēng)逐漸飄散。

其實(shí)，我們時(shí)時(shí)刻刻都在吸入少量的二氧化碳，我們平時(shí)飲用的蘇打水、礦泉水以及軟飲料也都含有二氧化碳。更何況，兩年之內所封存的二氧化碳總量，就相當于同樣時(shí)期內Ketzin 的二氧化碳封存區域上的土壤中，細菌分解所釋放的二氧化碳數量。

二氧化碳封存地應該位于有天然氣或者存在大量液體的地下。這其實(shí)主要指的就是大型油田以及天然氣田所在地，因為這是兩個(gè)已經(jīng)證明的液體或氣體存儲時(shí)間超過(guò)數百萬(wàn)年的地方。有些石油天然氣生產(chǎn)商已經(jīng)將二氧化碳注入油田或者天然氣田中，其目的是增加壓強以提高產(chǎn)量。目前世界上有三個(gè)國家擁有具備工業(yè)規模的此類(lèi)示范工程。這三個(gè)國家分別是加拿大、阿爾及利亞和挪威。以挪威的 StatoilHydro公司為例，該公司擁有此領(lǐng)域最為豐富的經(jīng)驗。從 1996 年開(kāi)始，該公司陸續將1000 萬(wàn)噸二氧化碳注入到北海海底 1000米以下的地方。這些二氧化碳不純凈，需要和天然氣一起再進(jìn)行萃取。不過(guò)StatoilHydro 公司就需要為此付出很高的成本，因為挪威法律規定要為每噸二氧化碳繳納 50 美元稅款。

為碳封存買(mǎi)單。政府間氣候專(zhuān)門(mén)委員會(huì )的報告指出，二氧化碳排放量較低的發(fā)電廠(chǎng)每進(jìn)行一噸二氧化碳的捕獲、運輸以及封存需要擔負的成本從 20 - 70 美元不等。在挪威，這個(gè)價(jià)錢(qián)當然是物有所值?？墒窃谄渌磳Χ趸颊鞫惖膰揖托枰獎e的市場(chǎng)機制來(lái)發(fā)揮作用。在歐洲，現在要獲得《京都議定書(shū)》框架之下的排放權交易體系的證書(shū)只需要繳納不到 15 美元的費用，這*不足以創(chuàng )造一種激勵機制。但是如果對碳封存進(jìn)行補貼或者每生產(chǎn)一度電就征收 2 - 3 美分稅款，碳封存技術(shù)就能為自己買(mǎi)單。不過(guò)電力成本同時(shí)也會(huì )上漲 20％。

西門(mén)子正在幫助 CO2SINK 項目解決資金的問(wèn)題，并且以觀(guān)察員身份參與該項目。西門(mén)子火力發(fā)電集團的 Günther Haupt 曾經(jīng)表示：“西門(mén)子將不會(huì )把二氧化碳封存技術(shù)作為核心研發(fā)項目。”然而現在，能否解決好二氧化碳問(wèn)題是燃煤發(fā)電廠(chǎng)建設是否成功的決定性因素。自從將業(yè)務(wù)范圍擴大到燃煤發(fā)電廠(chǎng)建設領(lǐng)域之后，西門(mén)子也開(kāi)始投身二氧化碳封存技術(shù)的研究。

同時(shí)，西門(mén)子還將在目前尚未開(kāi)發(fā)的相關(guān)硬件領(lǐng)域大顯身手。比如說(shuō)參與得到德國政府支持的 Adecos 項目，該項目旨在開(kāi)發(fā)以氧燃料為動(dòng)力的發(fā)電廠(chǎng)，同時(shí)配備二氧化碳分離技術(shù)。在此項目中，西門(mén)子負責設計二氧化碳壓縮機。目標是能夠將二氧化碳以氣體狀態(tài)壓縮至地下，但其密度要與液化之后的密度相當。這種壓縮機還能應用在其它很多領(lǐng)域，因為它們可以在燃燒前或者燃燒后進(jìn)行二氧化碳的壓縮。不過(guò) Haupt 表示：“目前，這種二氧化碳壓縮機尚不能為大型發(fā)電廠(chǎng)量身定做。”

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