清潔煤
隨著煤價(jià)的持續(xù)飆升，研究人員加快了對(duì)清潔能源的研究步伐，努力尋找將黑色的臟能源――煤轉(zhuǎn)化為綠色清潔燃料的方法,。要實(shí)現(xiàn)煤炭向綠色能源的轉(zhuǎn)化，研究人員還需要解決零碳排放技術(shù)問(wèn)題,，這是清潔煤的一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo),。
煤轉(zhuǎn)化電能
燃煤產(chǎn)生的二氧化碳是一種重要的溫室氣體，被認(rèn)為是氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)�,。研究人員正在探索解決的方法——就是要將煤轉(zhuǎn)化電能,，實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。
然而如何要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要解決許多技術(shù)問(wèn)題,。需要將煤炭中的硫,、鐵、石英,、硅以及其它一些物質(zhì)分離出來(lái),。近年來(lái)，研究人員在這方面取得了很多進(jìn)展,。例如,，現(xiàn)在技術(shù)能夠?qū)⑷济号欧盼锩摿?8%，這已經(jīng)不是什么困難,，問(wèn)題是即使提取出這些礦物質(zhì),，燃煤仍然會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。
零碳排放技術(shù)
煤炭的零碳排放技術(shù)又稱為碳捕獲技術(shù),，現(xiàn)在已經(jīng)有很多研究正在進(jìn)行,，以更好地完善這一技術(shù)。為了減少碳的排放,，很重要的方法就是捕獲碳,，然后將其深埋入地下，而不是排放到大氣中,。2006年3月,，丹麥的埃斯比約（Esbjerg）建成了世界上第一家碳捕獲（carbon capture）實(shí)驗(yàn)工廠。這一工廠的主要目標(biāo)是幫助歐盟排少10%的二氧化碳,，其中30%是減少傳統(tǒng)電廠的排放,。該廠的研究人員努力研發(fā)新的溶劑，以便更好的捕獲碳,，將其轉(zhuǎn)化為固體形式,。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)溫室氣體項(xiàng)目經(jīng)理哈麗﹒奧杜斯（Harry Audus）說(shuō)：“這種做法主要是讓二氧化碳通過(guò)一種液體溶劑，然后將其壓縮,，注入地下,。這一研究能夠幫助提高二氧化碳的捕獲率,。”他還說(shuō),，該廠研制的新溶劑和碳捕獲技術(shù)成本會(huì)更低�,，F(xiàn)在每立法米二氧化碳的碳匯成本是50－60歐元，而該項(xiàng)目有望將成本低到20－30歐元,。
清潔煤技術(shù)
在美國(guó),，布什總統(tǒng)最近也宣布了一攬子總投資為20億美元的清潔煤技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目�,！熬G色未來(lái)”就是其中之一,。該項(xiàng)目計(jì)劃總投入為10億美元，由政府和企業(yè)共同合作完成,，目標(biāo)是建成世界上最大的零排放化石燃料工廠,。這一計(jì)劃將在未來(lái)3年內(nèi)完成。
在所有的碳捕獲技術(shù)中包括一項(xiàng)煤的氣化技術(shù),。該技術(shù)利用蒸氣和氧氣把煤轉(zhuǎn)化為一種合成氣體,，其主要成份是氫。然后利用合成氣體發(fā)電,。這種氣體的發(fā)熱量高,，而且比煤更清潔，是一種更為高效的能源,。它排放的二氧化碳濃度也比直接燃煤產(chǎn)生的二氧化碳高,，因此比較容易捕獲。收集的二氧化碳將被注下深層地下鹽池或是不能開(kāi)采的煤層隙縫中,，還可以直接泵到油氣田的底層,，利用壓力提升油氣水平。因此,，這一工程得到了很多支持,，被認(rèn)為是一種可以清潔利用煤的很好方法。
然而,，“綠色未來(lái)”項(xiàng)目真正能夠?qū)嶋H運(yùn)用尚需時(shí)日,。這期間由于煤的價(jià)格低，而且比油,、天然氣的存儲(chǔ)量大,，煤的開(kāi)采和使用量在變綠之前還會(huì)大幅上升。據(jù)世界能源組織預(yù)測(cè),，到2020年,，全世界煤的使用量還將上升43%。而石油和天然氣預(yù)計(jì)40年和60年后將開(kāi)采殆盡,，在這一背景下,，清潔煤技術(shù)的研發(fā)就顯得更有意義,。
清潔煤技術(shù)：藏在深閨人不識(shí)
2005年2月，旨在限定全球溫室氣體排量的《京都議定書(shū)》正式生效,，該條約的簽署國(guó)已經(jīng)達(dá)到140個(gè),。盡管美國(guó)是溫室氣體排放量最大的國(guó)家，但它提出將“按照自己的方式解決排放限制問(wèn)題”,，拒絕加入該條約,。
2003年2月，美國(guó)政府宣布將實(shí)施一項(xiàng)名為“未來(lái)發(fā)電”的計(jì)劃,。該計(jì)劃由美國(guó)能源部,、私人投資者和國(guó)際組織共同投資10億美元，在5年內(nèi)完成設(shè)計(jì)和建造一座煤基零排放電-氫發(fā)電廠,。這種發(fā)電廠的溫室氣體排放量可以達(dá)到“零排放”的水平，即使是排放出了二氧化碳?xì)怏w,，也可以通過(guò)技術(shù)手段將其“存儲(chǔ)”于地下,。
顯然，這是一項(xiàng)面向未來(lái)的重要計(jì)劃,。然而,，科學(xué)家指出：利用現(xiàn)有的技術(shù)能否解決當(dāng)務(wù)之急呢？答案是肯定的,。
今年,，美國(guó)最大的燃煤電力公司（AEP）已經(jīng)選好廠址，計(jì)劃建造一座新型超凈潔發(fā)電廠,，即集成氣化綜合循環(huán)（IGCC）發(fā)電廠,。人們往往把IGCC看作是“新技術(shù)”，但其實(shí)它是由兩種著名的現(xiàn)有實(shí)用技術(shù)集合而成,，而這兩種技術(shù)都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)“未來(lái)發(fā)電”計(jì)劃的最終目標(biāo),。
第一種煤炭氣化技術(shù)。在嚴(yán)格控制溫度和壓力的條件下部分燃燒煤,，使其變?yōu)橹饕怯梢谎趸己蜌錃饨M成的濃縮合成氣體,，其中的雜質(zhì)如二氧化硫等都很容易被除去。第二種技術(shù)是“循環(huán)”,，這種技術(shù)已經(jīng)在天然氣發(fā)電廠得到普遍采用,，渦輪的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于天然氣流和廢熱所產(chǎn)生的氣流。最為重要的是,，相比之下,，從氣流中捕獲二氧化碳比從傳統(tǒng)發(fā)電廠的煙囪中捕獲二氧化碳要容易實(shí)現(xiàn)得多。
IGCC發(fā)電技術(shù)比當(dāng)今普遍采用的燃煤發(fā)電技術(shù)先進(jìn)很多,。APE電力部門(mén)執(zhí)行副董事長(zhǎng)羅伯特·鮑威爾斯說(shuō)：“我們已經(jīng)對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,。人類從上世紀(jì)初已經(jīng)開(kāi)始使用煤炭氣化技術(shù),，這種技術(shù)在石油化學(xué)工業(yè)和石油冶煉工業(yè)已經(jīng)使用了很多年。此外,，我們現(xiàn)在就擁有自己的循環(huán)燃燒發(fā)電廠,。因此，上述兩種技術(shù)都是成熟的和先進(jìn)的,�,！�
除了APE之外，美國(guó)國(guó)內(nèi)和其他國(guó)家的大型能源公司對(duì)煤炭液化技術(shù)也十分重視,。美國(guó)賓西法尼亞州的一個(gè)工業(yè)財(cái)團(tuán)正計(jì)劃建造一個(gè)工廠,，從南非能源業(yè)巨人——薩索爾集團(tuán)引進(jìn)煤炭液化技術(shù)，工廠的設(shè)計(jì)產(chǎn)量為每天生產(chǎn)5000桶煤炭液化油,。皮博迪能源公司也正在計(jì)劃在伊利諾斯州建一個(gè)工廠,，利用煤來(lái)生產(chǎn)天然氣。在美國(guó)之外,，一些能源公司正在計(jì)劃建造“純氧燃燒”工廠,，主要使用純凈氧氣來(lái)燃燒煤，以更易于捕獲濃縮的二氧化碳,。
APE預(yù)計(jì),，擬建的IGCC發(fā)電廠總投資將比傳統(tǒng)發(fā)電廠高15%—20%。但是,，一旦聯(lián)邦政府頒布實(shí)施限制二氧化碳排量的有關(guān)措施,，這些投資就可以很快回收。由于發(fā)電廠一般都位于開(kāi)闊地帶,，有足夠的空間可以存儲(chǔ)發(fā)電廠排放出來(lái)的二氧化碳,，而在這種背景下就可以將這些存儲(chǔ)的二氧化碳銷售給其他公司，以賺取利潤(rùn),。據(jù)估算,，IGCC發(fā)電廠的收益將比傳統(tǒng)的發(fā)電廠高出50%，前者的效率也高于后者,，在形成一定規(guī)模時(shí)其成本還將會(huì)進(jìn)一步下降,，同時(shí)，隨著設(shè)計(jì)水平和所用材料的改進(jìn)其效率也將會(huì)進(jìn)一步提高,。此外,，由于捕獲得的二氧化碳可以被注入油田以提高石油產(chǎn)量，其廢棄物的市場(chǎng)前景也將逐步看好,。
顯然,，IGCC是一種成熟技術(shù)，所能帶來(lái)的益處也是顯著的，并且可以降低二氧化碳的排放,。那么,，為什么這種先進(jìn)的技術(shù)不能夠被廣泛地采用呢？
霍華德·赫爾州戈是麻省理工學(xué)院的化工專家,，他負(fù)責(zé)管理一個(gè)被稱為“碳捕獲專項(xiàng)行動(dòng)”的工業(yè)財(cái)團(tuán),。赫爾州戈認(rèn)為：“技術(shù)本身并不是一個(gè)限制性因素，關(guān)鍵的因素是經(jīng)濟(jì)方面的激勵(lì)”,，“從技術(shù)的角度來(lái)看,，我們可以很快實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但如果政府不采取鼓勵(lì)性政策,，在這方面將不會(huì)有太大的作為,。”
捕獲碳的最終“命運(yùn)”：不同的選擇方案
清潔煤技術(shù)關(guān)鍵的步驟是捕獲煤燃燒后釋放的二氧化碳,。唯如此,，才有可能阻止溫室氣體的排放。而妥善處理或利用那些捕獲的二氧化碳,，則成為科學(xué)家,、世界各大能源公司孜孜不倦地探索的另一個(gè)技術(shù)課題。
將二氧化碳注入地表之下已成為當(dāng)今增加石油開(kāi)采量的一種常用方法,，但其主要目的并不是永久性地儲(chǔ)藏二氧化碳。因此,，亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：我們能否把二氧化碳安全地存儲(chǔ)在我們想存放的任何地方,？
科學(xué)家認(rèn)為，最安全的辦法是將捕獲的二氧化碳永久地存儲(chǔ)于地表之下的某一個(gè)地方,。主要方案是將二氧化碳“注入”到地表之下并對(duì)其進(jìn)行礦物化后再埋藏,。這種方式的潛在威脅是，一旦這些二氧化碳最終通過(guò)其他途徑被排放到大氣層中,，將會(huì)導(dǎo)致全球變暖進(jìn)一步加劇,。
另一個(gè)問(wèn)題是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同時(shí),，人類依然增加化石燃料的消費(fèi)量,，那么減排的任務(wù)將會(huì)異常艱巨：這是因?yàn)閷?duì)二氧化碳液化后再存儲(chǔ)的龐大投入，要相當(dāng)于人類開(kāi)采原始化石燃料的投入,！
美國(guó)地質(zhì)學(xué)家最近的一項(xiàng)研究成果,，給人們提出了這方面的警示。50年前,，為了增加石油產(chǎn)量,，德克薩斯州一個(gè)古油井曾被注滿二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前,，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室地質(zhì)學(xué)家喬治·古斯瑞獲得了其中一塊加固水泥,，發(fā)現(xiàn)其中的一部分已經(jīng)出現(xiàn)了斑點(diǎn)，科學(xué)家推斷這是由50年前存儲(chǔ)的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蝕所致,。這一結(jié)果提醒人們,，海底存儲(chǔ)的二氧化碳可能會(huì)對(duì)起加固作用的水泥產(chǎn)生腐蝕，利用這種方法存儲(chǔ)的二氧化碳最終仍然有可能會(huì)被釋放到大氣層中,。果真如此,，削減二氧化碳排量所帶來(lái)的暫時(shí)性好處將會(huì)消失殆盡。
然而,，多數(shù)人依然對(duì)這種方法保持謹(jǐn)慎的樂(lè)觀態(tài)度,，認(rèn)為人類已基本掌握了正確處理這一問(wèn)題的大部分技術(shù)。截至目前,，采用這種存儲(chǔ)方法,，挪威國(guó)家石油公司和達(dá)科他煤氣化廠都已分別存儲(chǔ)了2000萬(wàn)噸二氧化碳；阿爾及利亞的一個(gè)天然氣田也存儲(chǔ)了1700萬(wàn)噸二氧化碳,；荷蘭的一個(gè)項(xiàng)目則存儲(chǔ)了800萬(wàn)噸二氧化碳,。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變遷專家小組估計(jì)，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以將所存儲(chǔ)二氧化碳總量的99%保留100年以上,，隨著技術(shù)的進(jìn)步,，這一年限有可能增加到1000年。
除了對(duì)二氧化碳捕獲后進(jìn)行存儲(chǔ),、出售給石油公司,，用以增加石油產(chǎn)量之外，另外一種方案是利用二氧化碳生產(chǎn)甲醇,，它是比氫氣更實(shí)用的燃料,。
目前，人類已經(jīng)吹響了向“氫能經(jīng)濟(jì)”邁進(jìn)的號(hào)角,。但在這個(gè)過(guò)程中,，除了氫氣生產(chǎn)之外，氫氣的輸送和儲(chǔ)藏都需要全新的設(shè)施,，并且燃料電池技術(shù)也必須有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,。相比之下，“甲醇經(jīng)濟(jì)”則相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),。因?yàn)槔枚趸己蜌錃馍a(chǎn)的甲醇是一種液態(tài)能源形式,，可以使用目前的設(shè)施來(lái)輸送甲醇，并且甲醇經(jīng)過(guò)改進(jìn)后就可以作為汽車燃燒使用,。
美國(guó)南加州大學(xué)洛克爾碳?xì)溲芯克L(zhǎng),、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者喬治·奧拉赫教授是“甲醇經(jīng)濟(jì)”的積極倡導(dǎo)者,，他對(duì)此充滿信心。他說(shuō)：“從以碳為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)向‘氫能經(jīng)濟(jì)’過(guò)渡是一種美好的設(shè)想,，但真正實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并不容易,，而我們擁有大量可以循環(huán)利用的二氧化碳�,！�
