碳捕獲的理想與現(xiàn)實(shí)

陳曦

雖然應(yīng)用碳捕獲與封存技術(shù)的加拿大“邊界大壩”發(fā)電廠為技術(shù)商業(yè)化打開突破口，但是這一技術(shù)依然非常昂貴

2008年哥本哈根世界氣候變化大會(huì)上，一些發(fā)達(dá)國家對(duì)本國二氧化碳減排量絕對(duì)值做出了承諾，如果無法完成目標(biāo)，則可能面臨罰款或其他處罰措施。于是，有的國家在本國設(shè)置碳稅：企業(yè)每排放一噸二氧化碳需要向政府繳納一定數(shù)額的稅費(fèi)。在這樣的壓力下，企業(yè)開始尋求減少碳排放量的方式和方法。碳捕獲與封存技術(shù)（Carbon Capture and Sequestratio， CCS）在此時(shí)進(jìn)入了大眾的視野。另外一個(gè)重要原因是，該技術(shù)是鐵、鋼和水泥生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域唯一可用的脫碳技術(shù)。二氧化碳捕獲與封存是指，把二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)能源的源分離出來，輸送到一個(gè)封存地點(diǎn)，并長期與大氣隔絕的一個(gè)過程。

雜志《溫室氣體控制》（Greenhouse Gas Control）指出，到2050年，全球可捕捉的二氧化碳為2，360億噸，這意味著碳捕獲與封存技術(shù)的減排潛力是全球碳排放總量的三分之一。

碳捕獲的尷尬現(xiàn)狀

碳捕獲與封存是一種較為先進(jìn)的減排技術(shù)，但是由于其成本高昂，經(jīng)濟(jì)性差，多年以來并未獲得大面積推廣。國際能源署（IEA）認(rèn)為，到2050年，需要碳捕獲與封存產(chǎn)業(yè)能夠每年捕捉7億噸的二氧化碳并儲(chǔ)存到地下，將需要3，400個(gè)碳捕獲和碳儲(chǔ)存電廠，以實(shí)現(xiàn)全球二氧化碳排放量削減一半的目標(biāo)。早在2009年，國際能源署曾發(fā)布一張路線圖，呼吁到2020年建立100個(gè)大型碳捕獲項(xiàng)目。截至2013年7月，還沒有大型碳捕獲項(xiàng)目成型，于是國際能源署將這一目標(biāo)減少為30個(gè)。

由于缺少盈利能力，碳捕獲與封存行業(yè)的現(xiàn)狀很不樂觀。一直以來，在全球范圍內(nèi)，碳捕獲與封存項(xiàng)目開得多，停得也多，幾乎每年都有新項(xiàng)目上馬，也會(huì)有老項(xiàng)目被叫停。 2011年，瑞典Vattenfall AB公司放棄了德國勃蘭登堡州的斯普萊貝格（SchwarzePumpe）碳捕獲試驗(yàn)電廠，該項(xiàng)目價(jià)值15億歐元。美國電力公司同年也擱置了美國首個(gè)商業(yè)規(guī)模的碳捕獲計(jì)劃。2012年7月，英國艾爾郡應(yīng)用碳捕獲與封存技術(shù)的發(fā)電廠項(xiàng)目被取消，開發(fā)商艾爾郡電力公司表示，由于經(jīng)濟(jì)衰退以及英國政府和歐盟委員會(huì)資助的不確定性，公司決定撤回這座裝機(jī)容量為1，852兆瓦的碳捕獲發(fā)電廠建設(shè)計(jì)劃。在挪威，政府對(duì)碳捕獲與封存的支持從熱情高漲到心灰意冷。2013年挪威審計(jì)長的一份報(bào)告稱，自2007年起，政府在碳捕獲與封存技術(shù)研究和蒙斯塔德項(xiàng)目上已投入12億美元，但收效甚微。挪威政府在2013年宣布，多年的拖延和逐漸增加的成本，使得一年捕獲100萬噸二氧化碳的蒙斯塔德煉油廠和燃?xì)獍l(fā)電廠計(jì)劃被迫中止。加拿大阿爾伯塔省政府也取消了為天鵝山燃料公司碳捕獲與封存項(xiàng)目的融資。

根據(jù)全球碳捕獲與封存學(xué)會(huì)（Global CCS Institute）的數(shù)據(jù)，全球正在運(yùn)行或者在建的碳捕獲項(xiàng)目共有22個(gè)，其中有13個(gè)已經(jīng)投產(chǎn)，另外9個(gè)在建。全球碳捕獲與封存學(xué)會(huì)稱，一旦全部投產(chǎn)，22個(gè)項(xiàng)目每年可以獲取4，000萬噸的二氧化碳。

迄今為止，北美洲擁有最多的碳捕獲項(xiàng)目。全球22個(gè)碳捕獲項(xiàng)目中的16個(gè)在北美州。英國是較早開始研發(fā)碳捕獲技術(shù)的國家，擁有5個(gè)項(xiàng)目，都還沒有進(jìn)入施工階段，距離應(yīng)用的距離則更遙遠(yuǎn)。

22個(gè)碳捕獲項(xiàng)目中，只有3個(gè)是煤炭發(fā)電廠項(xiàng)目，其余的包括9個(gè)工業(yè)項(xiàng)目，比如鋼鐵廠，以及10個(gè)天然氣加工項(xiàng)目。

3個(gè)發(fā)電廠項(xiàng)目分別為加拿大的“邊界大壩”，美國肯珀縣的Kemper County電廠項(xiàng)目，以及美國德克薩斯的WA Parish電廠。Kemper County電廠發(fā)電量為582兆瓦，建成之后，其排放量的65%將被捕獲，每年可減排350萬噸二氧化碳。WA Parish電廠的裝機(jī)總量為3.7吉瓦，其中250兆瓦的容量利用碳捕獲技術(shù)，建成之后，每年可減少140萬噸碳排放。

另一個(gè)令人驚訝的結(jié)論是，22個(gè)項(xiàng)目中，16個(gè)項(xiàng)目將所捕獲的二氧化碳用于石油開采。碳捕獲項(xiàng)目將副產(chǎn)品再利用，這種方式使運(yùn)營公司能夠從捕獲的碳中賺到錢，而不是僅僅為它花錢。這樣，碳捕獲與封存也不僅僅是財(cái)政負(fù)擔(dān)。

碳捕獲與封存項(xiàng)目的建立大多迫于減排壓力，并沒有吸引人的贏利點(diǎn)。根據(jù)中歐煤炭利用近零排放合作項(xiàng)目在2009年年底作出的報(bào)告，二氧化碳的捕集成本為18歐元/噸，減排二氧化碳的成本為22歐元/噸。經(jīng)項(xiàng)目組評(píng)估，捕集和封存二氧化碳的綜合成本為25-30歐元/噸。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）對(duì)碳捕獲與封存做出的專業(yè)報(bào)告總結(jié)稱，能源與經(jīng)濟(jì)模式指出，碳捕獲與封存系統(tǒng)對(duì)于減緩全球氣候變化的主要貢獻(xiàn)將來自于其在電力行業(yè)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)排放二氧化碳的成本達(dá)到每噸25-30美元時(shí)，該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可行。

根據(jù)碳捕獲與封存學(xué)會(huì)的研究，“一旦那些成本相對(duì)低廉的減排技術(shù)被充分開發(fā)應(yīng)用，或者在一些自然條件受限的國家，則碳捕獲與封存技術(shù)將變得非常具有競爭力?！边@句話一語道破碳捕獲與封存技術(shù)的現(xiàn)狀：該技術(shù)絕對(duì)不是企業(yè)和政府的最佳選擇。報(bào)告稱，通過碳捕獲與封存技術(shù)，每減排一噸二氧化碳的成本在每噸23-92美元不等。當(dāng)然，也有比碳捕獲與封存技術(shù)更昂貴的減排手段，比如海上風(fēng)電減排的成本是每噸90-176美元；太陽能發(fā)電減排的價(jià)格更高，達(dá)到了每噸139-201美元。

碳捕獲與封存學(xué)會(huì)樂觀地指出，需要注意的是，目前該技術(shù)還沒有成熟，隨著技術(shù)的進(jìn)步，成本將變得更低。

除經(jīng)濟(jì)可行性偏低之外，對(duì)于封存于地下的二氧化碳會(huì)出現(xiàn)泄漏的擔(dān)憂也阻礙著產(chǎn)業(yè)發(fā)展。固體二氧化碳雖然是較為穩(wěn)定的物質(zhì)，但是環(huán)保人士擔(dān)心一旦泄露會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成威脅。要維持二氧化碳的液體狀態(tài)，需要地層的壓力，目前全球適合埋存二氧化碳的地點(diǎn)有很多，防止泄露是該技術(shù)的重要一環(huán)。IPCC的報(bào)告稱，二氧化碳可以在地下安全地儲(chǔ)存上百萬年，每1，000年的泄漏率不到1%。據(jù)挪威國家石油公司高級(jí)顧問卡斯塔德介紹，1996年開始投入使用的斯普林特鉆井碳捕獲與封存示范項(xiàng)目每年捕獲及儲(chǔ)存的二氧化碳高達(dá)100萬噸，目前沒有出現(xiàn)任何泄露和地質(zhì)及海洋生物破壞跡象。

捕碳先鋒的煩惱

加拿大大草原上的薩斯喀徹溫省幾乎沒有上過任何全球新聞的頭條。但在2014年10月2日，這里的一座老化煤炭發(fā)電廠登上了節(jié)能減排的頭條。在各國逐步關(guān)停煤炭發(fā)電廠的時(shí)候，這座電廠的重啟引起了全球的關(guān)注。這座電廠之所以能夠重啟，原因是改進(jìn)之后，電廠每年可減排90%，捕捉100萬噸二氧化碳。這是碳捕獲與封存技術(shù)的首次商業(yè)應(yīng)用。碳捕獲技術(shù)并不算是創(chuàng)新，但從未在既有發(fā)電廠做過商業(yè)用途。發(fā)電廠位于加拿大與美國北達(dá)科他州邊境附近的邊界上，被稱為“邊界大壩”（Boundary Dam）。國際能源署署長Maria van der Hoeven表示，碳捕獲技術(shù)在這里的應(yīng)用是通往未來低碳之路上的歷史性里程碑，這也證明這項(xiàng)技術(shù)不再是科幻小說里作家的想象。

根據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志的文章，全球目前共有230，000座煤炭發(fā)電廠。這些發(fā)電廠每天釋放出滾滾濃煙，對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。把煤炭發(fā)電廠釋放的二氧化碳捕集起來，削減碳排放量，是各國政府以及當(dāng)?shù)鼐用衿惹锌释?。碳捕獲技術(shù)已經(jīng)提出多年，也有不少項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)成功，但是至今還沒有見到產(chǎn)業(yè)化的苗頭，原因就是該技術(shù)成本太高，政府與企業(yè)都無法承擔(dān)。薩斯喀徹溫省發(fā)電廠投入的碳捕獲設(shè)施造價(jià)大約14億加元，折合12億美元，其中，2.4億加元由加拿大聯(lián)邦政府出資，其余的11.6億加元由薩斯喀徹溫省政府出資。專家坦誠，這些投資不大可能收到經(jīng)濟(jì)回報(bào)。亞洲發(fā)展銀行的Ashok Bhargava稱，電費(fèi)要升高80%才能負(fù)擔(dān)該項(xiàng)目的開支，沒人負(fù)擔(dān)得起這樣的成本。

“邊界大壩”與石油生產(chǎn)地十分接近，這是薩斯喀徹溫省政府決定支持這一昂貴工程的原因之一。另外，薩斯喀徹溫省擁有大量的煤炭儲(chǔ)量，政府希望繼續(xù)使用煤炭發(fā)電。在減排壓力加大的現(xiàn)狀下，碳捕獲技術(shù)的成功商業(yè)應(yīng)用能夠支持政府的這一想法。

“邊界大壩”項(xiàng)目注定入不敷出，因此項(xiàng)目方不得不尋找其他盈利途徑。發(fā)電廠的國有運(yùn)營商薩斯克電力公司（SaskPower）希望通過出售副產(chǎn)品收回一些投資。薩斯克電力公司已經(jīng)尋找到合作伙伴，購買電廠的衍生產(chǎn)品二氧化硫排放物和粉煤灰。

薩斯克電力公司打算把捕獲到的大部分二氧化碳出售給能源公司Cenovus Energy。Cenovus Energy以石油、天然氣勘探和生產(chǎn)作為主要業(yè)務(wù)，計(jì)劃利用購得的二氧化碳進(jìn)行采油。業(yè)內(nèi)人士對(duì)這一合作方式持不同看法：部分人認(rèn)為這是削減碳排放量的進(jìn)步之舉，而另一部分人則認(rèn)為這其實(shí)并沒有太大貢獻(xiàn)，成立于1892年的環(huán)境組織塞拉俱樂部（Sierra Club）的資深環(huán)保人士John Bennett就表示：“這種技術(shù)并未讓我們擺脫石化燃料。”在一些環(huán)保組織看來，即使該技術(shù)被證明安全可靠，也不應(yīng)大力推廣，因?yàn)樘疾东@與封存本質(zhì)上仍然是一個(gè)過渡性解決方案，不能實(shí)質(zhì)上減少碳排放量，反而會(huì)給化石能源找到繼續(xù)擴(kuò)張的借口。

“邊界大壩”工程的投資方只有兩家政府機(jī)構(gòu)，缺少私人投資者，這也說明這類項(xiàng)目的收益缺乏吸引力。一座在美國密西西比州肯珀縣新建的先進(jìn)燃煤發(fā)電廠，設(shè)計(jì)用來每年存儲(chǔ)350萬噸二氧化碳?xì)怏w，但其無法如期啟用，被延期至2015年。與“邊界大壩”毗鄰的亞伯達(dá)省同樣擁有豐富的煤炭和石油資源，但2012年一個(gè)類似的項(xiàng)目卻被取消了。取消的原因是，公共事業(yè)單位計(jì)算后得出的結(jié)論是，即使支付每噸15加元的碳稅，也要比使用碳捕獲技術(shù)便宜得多。

加拿大于2009年12月簽署了《哥本哈根協(xié)議》，力爭到2020年將其溫室氣體排放量在2005年基礎(chǔ)上削減17%。一年之前，加拿大政府在一份報(bào)告中承認(rèn)，難以完成減排目標(biāo)。據(jù)估計(jì)，加拿大2020年將產(chǎn)生734兆噸溫室氣體排放，這比其承諾的目標(biāo)多出122兆噸。新數(shù)字也高于加政府一年前預(yù)計(jì)的到2020年排放720兆噸的水平。報(bào)告總結(jié)，“預(yù)測(cè)表明，要完成哥本哈根目標(biāo)，還需進(jìn)一步的努力。”加拿大議會(huì)在今年10月發(fā)布報(bào)告表示，該國2020年的溫室氣體減排目標(biāo)或?qū)㈦y以實(shí)現(xiàn)，部分原因是未能對(duì)快速發(fā)展的石油和天然氣部門實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管。盡管如此，加拿大聯(lián)邦政府仍然堅(jiān)持反對(duì)在全國范圍內(nèi)對(duì)碳排放進(jìn)行收費(fèi)和定價(jià)。如果加拿大政府決定提高碳排放成本，那么“邊界大壩”或許能成為全球電廠的“范本”，否則，可能只是曇花一現(xiàn)的熱鬧。