探索煤炭利用与控制的统一之路---向大气减少排放二氧化碳的研究动态

然而，世界各国都在寻求能减少温室气体向大气排放的办法。世界关注的 中心是气候变化和温室气体。因为在大气中，温室气体浓度（包括二氧化碳和甲烷）会增加温室效应，导致全球气候变化。 

二氧化碳是温室气体中最多的成分，而化石燃料是主要来源。化石燃料中 含碳量最多的是煤炭，在研究能减少二氧化碳排放方法中，它能作出不同反应 的机会最大。对煤炭来说，新世纪的目标将是\"\"\"\"降低煤炭对环境的影响\"\"\"\"。减轻 因利用煤炭和其他化石燃料排放二氧化碳的研究进度和范围既快又广。目前， 零排放的燃煤发电已被确定为今后煤炭工业的发展目标。而10年前，上述构想 还没有摆在研究日程上。 

2000年8月，在澳大利亚召开的第五届国际温室气体控制技术大会，为讨论 二氧化碳的收集、储存和利用方面的最新进展，提供了极好的论坛。在此大会 期间，代表们提供了200多篇技术论文和张贴论文，显示出当前在这方面研究的 势头。 

二氧化碳收集和储存的技术是可用的，但广泛利用此技术的主要障碍是用 于二氧化碳收集和储存的能源匮乏、收集费用高，以及证明可靠性和储存对环 境的影响。这些障碍也就是当前从事这方面研究、开发和示范的重点。 

日本在二氧化碳收集和储存方面已开展了大量的研究活动。这些研究活动 是日本政府1989年制定的21世纪新地球计划中的一部分，参加的单位包括企业 、大学和研究机构。1990年日本成立了创新技术研究院，目的是促进21世纪新 地球计划的实施，目前项目包括开发一些二氧化碳收集方法，其中包括通过使 用中空的纤维隔膜和生物固定方法除去二氧化碳。目前，二氧化碳储存方法集 中在向海洋排放，而向地质构造中排放则是最近进行探讨的问题。 

美国能源部在20世纪90年代开始进行二氧化碳封存研究。美国能源部将增 加对二氧化碳收集和储存研究与开发项目的贷款，预计，美国的研究活动很快 将赶上日本的水平。2000年，美国能源部在应用研究上耗资920万美元，预计2001 年将翻番。今后每年将为基础研究追加2000万美元。美国能源部选定了8个国家 级实验室进行二氧化碳封存研究，并由国家能源技术实验室负责对上述实验室 实施管理。 

最近，美国能源部宣布选择13家私营研究机构进行新的碳封存技术研究。 在政府与工业合作贷款安排下，能源部将在未来3年中拨款1500万美元；私营投 资商（包括大学），向该项目提供1000万美元。这些项目包括收集和储存燃煤 电站排出的二氧化碳，在地质构造中封存二氧化碳以及采用生物技术，提高诸 如燃用藻类电站的二氧化碳转换率。 

美国能源部计划的目标是将碳封存的费用从目前的每吨碳100美元～300美 元减少到2015年的每吨10美元以下。据能源部称，10美元封存1吨二氧化碳计划 使每千瓦时的平均电费减少一美分，这种封存方法会成为解决气候变化最能起 作用的选择之一。 

美国能源部研究与开发计划的另一项活动是实施21世纪幻想计划，其目标 是使21世纪幻想电站成为零排放，不会排放污水、固体废物、二氧化硫、氮氧 化物或二氧化碳。如果需要，该电站将采用封存二氧化碳的方法达到二氧化碳 的零排放。 

最近，美国和加拿大等17家煤炭生产和燃煤发电实体成立了零排放煤炭联 盟，并为燃煤发电实施一种向大气零排放的新构想。洛斯阿拉莫斯国家实验室 已为此技术申请了一项专利，包括对煤炭进行厌氧（即不氧化）气化，以生产 氢和浓缩二氧化碳。用氢气生产无污染电力，然后二氧化碳与容易获得的硅酸 镁反应，生成稳定的碳酸盐而得到处理。所有其他可能的污染物（氮氧化物、 硫化物和稀有元素）在气化过程中作为稳定和安全的固体产品被清除掉。在5年中，该零排放煤炭联盟计划将达到小型实验厂实验规模，最终实现商业化。 

洛斯阿拉莫斯国家实验室和零排放煤联盟正在研究零排放燃煤电站的可能 性。例如，在没有空气或氧气的情况下，由煤和水产生出氢气；在固态氧化物 燃料电池中，氢气用来生产电力；在反应中，由于增加了氢产量，有助于氧化 钙碳化成碳酸钙；碳酸钙转化成氧化钙、浓二氧化碳流及燃料电池的废热等等 。二氧化碳可作为固态矿物碳酸盐而永久且安全地储存下来。 

在国际能源机构温室气体研究与开发计划推进的一个国际项目中，加拿大 目前正在对采用注入二氧化碳和氮混合气体提高煤层气产量的可能性进行评估 。二氧化碳或氮混合气体可能是从未开采煤层中回收甲烷并储存二氧化碳的最 好办法。 

1999年，加拿大制定了国家二氧化碳收集和储存计划，加拿大企业、政府 、科学院和非政府组织参与了此项计划，目的是为了大规模实施二氧化碳收集 和储存项目的研究与开发。2000年，在加拿大还成立了洁净动力联合体。该洁 净动力联合体代表着加拿大拥有40％燃煤发电能力的煤炭和燃煤发电生产商。 加拿大洁净动力联合体提出\"\"\"\"清洁空气\"\"\"\"建议，旨在直接解决紧迫的质量问题,并开发出下一代燃煤发电技术。该联合体建议的主要部分包括：一、到2007年 ，为减少从现在燃煤电站排出的温室气体和其他污染物的排放，建设和使用全 规模的示范项目；二、为新电站研究低排放技术；三、签订一项能处理与燃煤 发电有关的空气质量问题的综合空气质量契约；四、加拿大洁净动力联合体成 员将许诺与政府共同分摊技术开发和项目实施的预期费用。