煤炭利用：讓我歡喜讓我憂
　　人類對(duì)煤炭的感情，用“愛恨交加”來形容是最貼切不過的了。
　　一方面，煤炭是世界最主要的能源之一。全球能源消耗總量的24％、電力供應(yīng)的40％來源于煤炭。另一方面，燃煤釋放的大量二氧化碳，也是全球溫室氣體增加的主要原因之一。燃煤釋放的二氧化碳量是天然氣的兩倍，位居各種化石燃料之首。
　　從儲(chǔ)量來看，煤是全球儲(chǔ)量最豐富的化石燃料，人類對(duì)其利用和依賴程度正在逐步增加。世界煤研究所發(fā)布的報(bào)告指出，全球煤儲(chǔ)量可以繼續(xù)供人類使用164年，而石油儲(chǔ)量僅夠人類使用41年。據(jù)美國自然資源保護(hù)委員會(huì)估計(jì)，到2020年，全球燃煤發(fā)電廠的總裝機(jī)容量將超過70萬兆瓦。
　　煤炭的大量燃燒帶來了巨大的副作用。美國普林斯頓大學(xué)的研究結(jié)果顯示，目前全球每年向大氣層排放70億噸碳，這個(gè)數(shù)字是上世紀(jì)50年代的三倍，他們預(yù)計(jì)到2055年該數(shù)字還將翻一番。如果換算成二氧化碳的排放量，這一數(shù)字將會(huì)增加2．7倍！全世界二氧化碳排放量按照這種速度增長，大氣層中二氧化碳的濃度將達(dá)到工業(yè)化之前的三倍，最終將導(dǎo)致全球氣溫上升到3億年前的水平，而那時(shí)海平面比目前高出15—30米！
　　盡管煤炭燃燒是導(dǎo)致全球溫室氣體增加的重要原因，但人類未來的發(fā)展仍須依賴煤，這是一個(gè)無法回避的事實(shí)。因此，尋找更為清潔的煤炭利用方式，減少向大氣層中排放二氧化碳的數(shù)量，已經(jīng)成為人類解決這一問題的唯一出路。
　　盡管清潔煤技術(shù)聽起來很新鮮，但實(shí)際上這項(xiàng)技術(shù)早已經(jīng)很成熟了。普林斯頓大學(xué)“減緩碳專項(xiàng)行動(dòng)”的研究結(jié)果表明，如果利用現(xiàn)有的技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)綜合性的戰(zhàn)略，每一項(xiàng)具體戰(zhàn)略計(jì)劃每年減少10億噸的碳排放量，那么在未來50年內(nèi)，如果部署七項(xiàng)以上這樣的戰(zhàn)略計(jì)劃，人類就可以實(shí)現(xiàn)碳排放量持續(xù)減少這一目標(biāo)。
　　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》正式生效，該條約的簽署國已經(jīng)達(dá)到140個(gè)。盡管美國是溫室氣體排放量最大的國家，但它提出將“按照自己的方式解決排放限制問題”，拒絕加入該條約。
　　2003年2月，美國政府宣布將實(shí)施一項(xiàng)名為“未來發(fā)電”的計(jì)劃。該計(jì)劃由美國能源部、私人投資者和國際組織共同投資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，也可以通過技術(shù)手段將其“存儲(chǔ)”于地下。
　　顯然，這是一項(xiàng)面向未來的重要計(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)都可以用來實(shí)現(xiàn)“未來發(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電力部門執(zhí)行副董事長羅伯特·鮑威爾斯說：“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，美國國內(nèi)和其他國家的大型能源公司對(duì)煤炭液化技術(shù)也十分重視。美國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，利用煤來生產(chǎn)天然氣。在美國之外，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)電廠一般都位于開闊地帶，有足夠的空間可以存儲(chǔ)發(fā)電廠排放出來的二氧化碳，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。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，其廢棄物的市場前景也將逐步看好。
　　顯然，IGCC是一種成熟技術(shù)，所能帶來的益處也是顯著的，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)于人類開采原始化石燃料的投入！
　　美國地質(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，美國洛斯阿拉莫斯國家實(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)慎的樂觀態(tài)度，認(rèn)為人類已基本掌握了正確處理這一問題的大部分技術(shù)。截至目前，采用這種存儲(chǔ)方法，挪威國家石油公司和達(dá)科他煤氣化廠都已分別存儲(chǔ)了2000萬噸二氧化碳；阿爾及利亞的一個(gè)天然氣田也存儲(chǔ)了1700萬噸二氧化碳；荷蘭的一個(gè)項(xiàng)目則存儲(chǔ)了800萬噸二氧化碳。
　　聯(lián)合國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)施來輸送甲醇，并且甲醇經(jīng)過改進(jìn)后就可以作為汽車燃燒使用。
　　美國南加州大學(xué)洛克爾碳?xì)溲芯克L、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：“從以碳為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)向‘氫能經(jīng)濟(jì)’過渡是一種美好的設(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。”
　　技術(shù)應(yīng)用：春天不再遙遠(yuǎn)
　　美國2006年《國情咨文》中指出，由于美國經(jīng)濟(jì)目前對(duì)石油過度依賴，必須開發(fā)新的技術(shù)減少對(duì)石油的依賴，因此提出了清潔能源研究的七項(xiàng)設(shè)想，認(rèn)為“美國目前應(yīng)該用令人難以置信的速度開展這方面的研究。”
　　然而，現(xiàn)實(shí)情況并不如此，科學(xué)家們認(rèn)為：人類已經(jīng)有幾種很好的技術(shù)選擇可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，核心問題是政府要在政策上進(jìn)行調(diào)整。正如麻省理工學(xué)院的赫爾州戈所說：“如果沒有一項(xiàng)公共政策來強(qiáng)制性規(guī)定排放碳必須付出代價(jià)，那么相對(duì)于捕獲碳并存儲(chǔ)碳而言，將二氧化碳直接排放到大氣層中永遠(yuǎn)是一個(gè)實(shí)惠的選擇。”
　　令人感到欣慰的是，全球限制二氧化碳排量的步伐已悄然邁動(dòng)。歐盟去年已提出了一個(gè)“碳交易系統(tǒng)”，該計(jì)劃正在處于試行階段。在美國國內(nèi)，盡管受到汽車制造商的種種阻撓，加利福尼亞州仍堅(jiān)持提議要限制汽車的溫室氣體排放量。赫爾州戈相信：隨著時(shí)間的推移，各國政府會(huì)采取法規(guī)措施來限制二氧化碳排放量。
　　毫無疑問，AEP公司的做法是超前的：做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備，一旦聯(lián)邦政府采取措施限制二氧化碳排放量，公司就可以“有備無患”。
　　對(duì)于清潔煤技術(shù)，人們有理由相信：冬天到了，春天還會(huì)遠(yuǎn)嗎？
　　新聞鏈接
　　 “歐盟溫室氣體排放交易計(jì)劃”簡介
　　2002年，歐盟批準(zhǔn)《東京都條約》。根據(jù)該條約的要求，要逐步削減全球溫室氣體的排放總量，2012年排放總量要比1990年的總量減少5％。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，歐盟主要依靠的是市場機(jī)制。歐盟成員國的所有公司（例如煤電廠、石油發(fā)電廠等），只要其設(shè)備在運(yùn)作過程中向大氣層排放二氧化碳，都將被配給一定數(shù)額的“法定限排量”，這一指標(biāo)是該公司每年免費(fèi)向大氣層排放溫室氣體的最高限量。歐盟規(guī)定，各公司之間可以相互有償轉(zhuǎn)讓“法定限排量”。也就是說，每一個(gè)公司都可以根據(jù)自己的實(shí)際排放情況，通過市場機(jī)制向其他公司購買或者出售一定的“法定限排量”。
　　從理論上講，二氧化碳“法定限排量”交易市場提供了一種激勵(lì)機(jī)制，它鼓勵(lì)各公司降低自己的二氧化碳排放量，把排放量控制在自己的法定限額之內(nèi)，避免花費(fèi)額外的資金購買超標(biāo)的排放量，并盡可能地將自己“法定限排量”的剩余部分賣給其他公司。2005年1月，歐盟開始實(shí)施這一“溫室氣體排放交易計(jì)劃”，但是，目前竟然遇到了一個(gè)當(dāng)初未曾預(yù)料到的問題。
　　最近，挪威一家名為“點(diǎn)碳”（Pointcarbon）的研究公司的一份報(bào)告指出，截至今年5月，歐盟一些成員國和其總部披露的一些數(shù)據(jù)顯示，在“溫室氣體排放交易計(jì)劃”實(shí)施的第一年中，大多數(shù)歐盟成員國向本國公司配發(fā)的“法定限排量”多于他們的實(shí)際需求，各國配定的法定限排總量比實(shí)際排放總量還多6700萬噸，相當(dāng)于比實(shí)際排放總量多3．4％。這一結(jié)果使市場交易雙方大為困惑，并引起了連鎖反應(yīng)。自上述計(jì)劃實(shí)施以來，歐盟的溫室氣體法定限排量交易市場穩(wěn)步增長，消息披露后法定限排量的交易價(jià)格驟降：從原來的每噸30歐元猛跌到10歐元以下。
　　歐盟法定限排量交易價(jià)格的猛跌，意味著各公司消減其溫室氣體排放量的動(dòng)力也相應(yīng)減少。
　　對(duì)此，瑞典查莫斯大學(xué)物理資源理論教授克雷斯蒂安·阿扎爾認(rèn)為，歐盟在配定“法定限排量”方面過于慷慨。由于在2007年底之前為上述計(jì)劃的“試驗(yàn)期”，因此2007年之前歐盟在限制溫室氣體排放量方面不大可能取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。要實(shí)現(xiàn)既定的排放量目標(biāo)，歐盟真正要做的則是減少各國政府配給的“法定限排量”。
　　提高能效是減排的最佳途徑
　　美國普林斯頓大學(xué)“減緩碳專項(xiàng)行動(dòng)”的研究結(jié)論認(rèn)為，利用目前節(jié)能效率最高的商用建筑和民用住宅建筑技術(shù)，就可以大大削減二氧化碳的排放量，削減量最多可相當(dāng)于800座10億瓦特級(jí)的發(fā)電廠所排放的二氧化碳量。此外，如果將目前汽車的效率提高一倍（利用現(xiàn)有技術(shù)就有可能做到這一點(diǎn)），則可以取得同樣的效果。因而，如果這兩種措施雙管齊下，每年減少的二氧化碳排放量，則相當(dāng)于1600座10億瓦特級(jí)的煤發(fā)電廠所排放的二氧化碳量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了全球現(xiàn)有煤電廠的總數(shù)！
　　很顯然，即便我們部分地采取了上述措施，所帶來的效益也是非常可觀的。那么，為什么能源利用效率無法根本提高，二氧化碳排放量與日俱增呢？問題到底出在哪里？
　　美國勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)建筑效率研究項(xiàng)目的科學(xué)家斯蒂芬·塞爾庫韋特茲對(duì)此做出如下的生動(dòng)解釋。
　　在某能源公司的會(huì)議室里，5名大權(quán)在握的人做出決定：投資數(shù)十億美元建造一座發(fā)電廠，這樣就可以為25萬個(gè)家庭提供電力服務(wù)。此決定做出后，25萬個(gè)家庭也確實(shí)因此受益。但是，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，讓這些家庭每家都更換10個(gè)節(jié)能燈泡、購買一臺(tái)更為節(jié)能的電冰箱和空調(diào)機(jī)，這些工作努力將會(huì)是非常巨大的工作量。
　　美國能源效率聯(lián)盟的研究結(jié)果顯示：政府將能源稅收的大部分用于支持能源（尤其是化石燃料）供應(yīng)環(huán)節(jié)，只有14%%用于提高效率和減少消耗。前者的最終后果是不斷增加二氧化碳的排放量，后者則是減少了排放量。即便如此，從成本的角度來看，后者所產(chǎn)生的效益等于甚至好于前者。
　　我們可以從照明的角度來考察節(jié)能的效果。在美國，煤發(fā)電占全國電力供應(yīng)的一半，商用建筑和民用住宅建筑占美國電力消耗總量的三分之二。在各類商用建筑所消耗的電力中，35%%用于照明，而照明用電占民用住宅耗電量的20%%。塞爾庫韋特茲指出，如果積極采取節(jié)能措施，例如選擇更好的建筑設(shè)計(jì)方案、效率更高的光源以及更為敏捷的傳感和控制系統(tǒng)，每年所節(jié)約的用電量就相當(dāng)于40座10億瓦特級(jí)發(fā)電廠的發(fā)電量。這樣，就可以很容易地將商用建筑照明用電量減少一半。
　　毫無疑問，在提高能源利用效率方面的投入最終將帶來可觀的效益。美國立研究院2001年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，能源部曾對(duì)3個(gè)小型節(jié)能研究項(xiàng)目進(jìn)行資助，其最終成果分別是熒光燈用的電子鎮(zhèn)流器、冰箱節(jié)能壓縮機(jī)和低輻射窗罩，并且都得到了廣泛應(yīng)用，當(dāng)時(shí)已累計(jì)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能費(fèi)用就高達(dá)300億美元。
　　然而，美國政府好像對(duì)此視而不見，并沒有表現(xiàn)出任何改變其政策支持重點(diǎn)的跡象。在政府提出的2007年預(yù)算草案中，用于提高能效的研究經(jīng)費(fèi)遭到進(jìn)一步削減，能源部能源效率和再生能源辦公室的預(yù)算額為5．17億美元，比上一財(cái)年減少了1．12億美元。此外，對(duì)提高能效研究方面的有關(guān)激勵(lì)也將會(huì)進(jìn)一步減少。

（來源：阿里巴巴化工價(jià)格庫）