低 碳 技 术
碳循环：可替代碳捕捉与存储的前沿技术
从事绿色技术解决方案研究、在多个国际节能项目担任负责人的罗恩·奥洛曼女士，在9月新出版的美国《油气财经杂志》上介绍了可以取代碳捕捉与存储(CCS)的一种碳循环技术。
CCS技术还有很多问题
奥洛曼女士指出，全球因燃烧化石燃料每年排放270亿吨二氧化碳，温室气体成为当今世界压力最大的问题。而CCS技术被认为是解决这个问题最有希望的方法。但CCS技术仍然没有得到证明，而且成本高，未来10到20年难以实现商业化。同时，科学家们在开发可以替代CCS技术的其他方法，使二氧化碳变成商品，而不是把它当成废物。
据国际能源机构(IEA)的最新报告估计，到2030年与能源相关的二氧化碳年排放量将增至430亿吨，增幅达60%。而且，由于缺少有效的替代燃料，到2050年，全球77%的电力供应还是要靠化石燃料。国际能源机构总干事田中伸男说：“我们必须立即采取政策行动，并进行规模空前的技术转让。”CCS技术得到国际能源机构和其他一些机构的推荐。
美国能源部部长朱棣文今年5月曾在国家煤炭委员会说，根据美国回收与再投资法，将投资24亿美元用于扩大并加快CCS技术的商业应用，包括培训这一领域的新一代工程师和地质师。“为防止气候变化的最坏后果，必须以安全有效的方式加速CCS技术的推广应用”。澳大利亚、加拿大、中国以及欧洲国家政府也都斥资大力开发此项技术。
尽管如此，CCS技术的大规模应用仍面临巨大障碍。据英国麦肯锡咨询公司估计，欧洲将因此使每个下一代电厂的造价高达13亿美元，用CCS技术每处理1吨二氧化碳的成本为80～100美元。另外，从法律上看，二氧化碳运输、长期存储，一旦发生泄漏，谁来对人类和生态造成的风险最后负责。现在还没有一个国家为此制订综合法律框架，也没有做出详细的法规，而这些对CCS项目的管理都是必需的。
碳循环技术经济易行
奥洛曼说，事实上，目前全球还没有一个燃煤发电厂具备整体规模的CCS项目。国际能源机构期待，2015年全球将有10个整体规模的CCS示范电厂投入运营，也就是说，CCS技术真正成熟还需要10到20年。“既然有可以赢利碳循环方法，为什么非要花很多钱运输二氧化碳，还要把二氧化碳存储在地下？”
据奥洛曼介绍，目前一些研究人员和企业正在对转化二氧化碳的方法进行广泛调研。市场也对技术创新放开。一家从事碳循环研发的能源公司的CEO说，公司正在搞一项名为电还原二氧化碳技术(ERC)，目标是将二氧化碳从工业废料直接变成甲酸盐或甲酸。这两类物质都是具有多种工业用途产品，甲酸还能在燃料电池研发方面发挥重要作用，二者既可以作直接燃料也可以作燃料储存载体。
利用电还原二氧化碳技术，每吨二氧化碳可获得700美元纯利润，据估算，年投资利润率可达20%。与CCS技术相比，电还原二氧化碳技术可获得投资回报。而且，电还原二氧化碳装置可根据用户的要求在一年内完成安装，两年内实现工业生产，比CCS项目要快得多。美国桑迪亚(Sandia)国家实验室负责燃料与水系统项目的主任塔罗说：“碳循环技术是未来的一个出路。”
塔罗说：“其他国家也正在研究二氧化碳的再利用及循环技术，在这关键时刻，如果美国依赖技术进口，那将是一件不幸的事。”全球在开发各种各样的碳循环技术，有的是用生物化学法把二氧化碳转化为藻类生物燃料，有的是热化学法把二氧化碳转化为甲醇，还有的是采用生物催化或日光催化法把二氧化碳转化为燃料。这些方法各有优缺点，有的相对比较可靠。
目前，企业和政府都在寻找解决二氧化碳问题的办法，仅仅依靠CCS技术风险太大，而且由于投入巨大，在很多地方不适用。奥洛曼女士说：“270亿吨二氧化碳应被视为一个商机，作为一个新兴工业，碳循环获利是一个有吸引力的CCS替代方案，碳循环势必将成为一项有希望的前沿技术。”（石油商报 2009年9月28日）
中国利用藻类对抗全球变暖令世界瞩目
我国是温室气体排放量比较高的国家，对此我国开发新技术，计划通过养殖藻类微生物吸收温室气体，解决全球暖化的问题。
在一个玻璃暖房里，一种绿得耀眼而又粘乎乎的生物体流过那些占据整个暖房的透明管道。这些管道有14个上下叠在一起，排成四个长列。这种生物在流经管道时迅速繁殖，同时会变得浓厚而暗实。
由中国新奥集团（ENN）研制的这个玻璃暖房，是养殖微藻类生物的生物反应器。微藻类生物是地球上生长最快的生物之一，它能捕获气化煤中的碳。
藻类生物吸收碳的速度远比树木快，这一特性早就吸引了国际科学家们的兴趣，他们一直在寻求某种最大限度捕获温室气体的自然方法。
煤块首先在一个模拟的地下环境中进行气化，在太阳能和风能的协助下将二氧化碳提取出来，之后“喂”给藻类，然后可以将藻类用于制造生物燃料、肥料或动物饲料。
外国专家们对此项目十分感兴趣。世界资源研究所（World Resources Institute）的中国项目主管沈岱波（Deborah Seligsohn）最近同国际能源企业的高级管理人员一起访问了新奥集团，她说：“其他一些地方也曾尝试过制造海藻生物燃料进行碳汇，但从未有如此创新的能源组合，这一研究项目非常有意思，而且雄心勃勃。”
藻类温室的研究人员计划在未来三年内将试验范围扩大到一片100公顷（合247英亩）的场地上。如果能证实在商业上可行的话，将来有一天，世界各地煤炭发电厂的附近都会附设进行碳清洁的藻类暖房或藻类池塘。
俄亥俄大学也在进行各种藻类试验。日本则在海上养殖藻类，以吸收空气中的二氧化碳。在其他一些地方，人们将碳喷入或直接连入藻类池塘。然而，新奥集团专注于一种直接的办法。
这项技术在内蒙古北部沙漠大规模应用时或许能奏效，那里的土地便宜、面积大且需要肥料。但在其他地区，种植藻类所需的大面积土地或水可能会限制该项技术的应用。（网易探索 2009年7月2日）
CCSU有助解决煤炭利用的碳排放问题
煤炭利用中的CO2排放问题正在越来越多地引起人们的关注。不管是直接燃烧发电，还是通过煤转化生产燃料和化学品，都会有CO2的排放。为了减少CO2排放对环境的影响，二氧化碳捕集和封存（CO2Capture & Storage, CCS）正在成为科学界和企业界研究的热点。由于CCS成本高昂，开发二氧化碳下游利用的经济价值将至少部分弥补企业减少排放的成本。因此亚化咨询认为可以引入二氧化碳捕集、封存和再利用的概念（CO2Capture, Storage & Utilization, CCSU）。
——捕集而来的高浓度二氧化碳可以用于提高原油采收率(EOR)。
将二氧化碳注入衰竭的油田，可提高残余油采收率，虽然在这个过程中仍会有小部分二氧化碳重新返回大气，但是大部分二氧化碳将被封存在油井。这项应用已基本成熟，但是石油公司可接受的二氧化碳价格和二氧化碳的捕集成本之间仍有差距。在中国，二氧化碳的捕集成本在60～80美元/吨，但中石油可接受的二氧化碳价格为20美元/吨。
我国新疆拥有丰富的油气资源和煤炭资源，大规模的原油开采、炼化和煤化工项目蓄势待发，亚化咨询认为将石化生产和煤化工生产所产生的二氧化碳捕集后用于提高原油采收率将具有广阔的前景，符合循环经济的理念。
——二氧化碳可用于提高煤层气采收率（ECBM）。
向煤层中注二氧化碳，可以利用煤对二氧化碳的吸附强度远大于对甲烷吸附强度的特性（煤对二氧化碳、甲烷、氮的吸附强度比例大致为4:2:1），置换煤层中被吸附的甲烷来实现提高煤层气采收率的目的。国内外对ECBM也已进行了大量的研究。我国中联煤层气公司和加拿大ARC、Sploure 等公司合作开展CO2－ECBM，在沁南TL－003井进行微型先导性试验。
——二氧化碳的化学利用将大幅度提高其经济价值。
虽然二氧化碳的反应性较弱，但科学家们仍然对其化学转化进行了大量的研究，试图利用二氧化碳生产多种化学品。
2008年8月，日本三井化学宣布将投资1360万美元建设一个二氧化碳转化为甲醇的示范装置。该装置每年将150～160吨CO2和氢气共同反应后，大约能转化成100吨的甲醇。随后，甲醇再通过化学转换，制成乙烯、丙烯和芳烃等基础化学品。三井公司预计整套技术开发将在2010年3月份完成。
由华东理工大学开发的酯交换法二氧化碳、甲醇和环氧乙烷生产碳酸二甲酯（DMC）联产乙二醇的工艺已经在国内建设了多个工业化生产装置，碳酸二甲酯有着广泛的应用途径，可作为汽油添加剂、化工原料和低毒溶剂等。
利用二氧化碳和环氧化合物生产塑料在中国已经完成工业化示范，内蒙、河南、江苏和海南共建设了4个示范项目。IGCC装置二氧化碳容易捕集的特点将为开发CCSU提供有利条件。首届“中国IGCC多联产高峰论坛”将于2009年3月26日至27日在上海召开，中科院广化所二氧化碳制可降解塑料领域专家将在会上介绍该技术投资和工业化项目建设的经验。
亚化咨询认为，在今后相当长的时间内，如何将二氧化碳进行具有经济性的大规模化学利用仍将是极具挑战性的事情，企业界正在进行很多研究，但目前并没有一个明确的时间表。由于转化规模太小。二氧化碳的化学转化并不能停止或者逆转温室效应。
将二氧化碳用于提高原油采收率(EOR)将是大规模封存和利用二氧化碳的有效途径，这项技术已经成熟，目前面临的问题是二氧化碳气源不足，石油公司可接受的二氧化碳价格和二氧化碳捕集输送的成本之间仍有差距。如果能够得到政策和税收上的适当鼓励，CCSU将有助解决煤炭利用的CO2排放问题。（国际煤炭网 2009年3月13日）
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