我们每年要烧掉80亿吨煤炭，同时，我们也饱尝燃烧煤炭带来的后果。美国《国家地理》杂志刊文探问：

　　●刘玲玲 编译

　　看不见的煤炭

　　环保主义者说清洁煤就是个谜，确实如此。

　　看看西弗吉尼亚吧。在那里，整个阿巴拉契亚山脉被采煤者挖得千疮百孔，河里流淌着橙色的酸水。或者看看中国的北京，很多人认为中国现在的雾霾很大一部分责任应归咎于燃煤。

　　这是个老生常谈的问题。在17世纪晚期，当来自威尔士和诺森伯兰郡的煤炭点燃工业革命的火焰之时，英国作家约翰·伊夫林就已经对笼罩在伦敦上空的“恶臭、黑暗”的烟雾进行了批判。三个世纪以后，1952年12月，一层厚厚的燃煤烟雾涌向伦敦并持续了一个星期之久，引发了呼吸道疾病的爆发，在接下来几个月造成多达1.2万人死亡。美国同样遭到过伤害。1948年10月的一个周末，在宾夕法尼亚州一个叫多诺拉的小镇里，一群正在现场观看高中足球比赛的观众发现，他们既看不到球员也看不到足球：从附近一家燃煤锌厂飘出来的烟雾模糊了他们的视线。接下来的几天，不断有人死去，镇子里近半数的居民都生了病。

　　煤炭，按经济学家的说法，不可避免地带有“外部效应”——让人类为使用它的后果“埋单”。一方面，它可能是我们使用过的最脏的能源，但另一方面，它也是最便宜的，我们根本离不开它。所以现在最大的问题是：煤炭能否变得足够清洁——能不能不仅不会给地方带来灾难，而且也不会给全球气候变暖火上浇油。

　　去年6月，在一个潮湿闷热的日子里，美国总统奥巴马作了一场关于气候的演讲。这场演讲对于美国煤炭和电力工业来说无异于噩梦。奥巴马宣布，环保署将要起草新的规定，让“不断向地球排放二氧化碳成为历史”。这些新规定将被加入《清洁空气法案》中。多诺拉烟雾事件催生了《清洁空气法案》的出台。《清洁空气法案》的出台大大减少了二氧化硫、氮氧化物和烟尘颗粒的排放，但是引发全球变暖的二氧化碳，却不在被治理之列。

　　据统计，2012年全球燃烧化石能源共产生345亿吨二氧化碳，而其中煤炭燃烧产生的二氧化碳最多。廉价的天然气已经减少了美国对煤炭的需求量，但是在其他国家，需求还在上升。在接下来的20多年时间里，世界上将有数百万人口第一次用上电，按照当前的趋势发展下去，这些电大部分将来源于煤炭。即使取代煤炭的呼声再高，煤炭也不可能被取代，至少不可能被马上取代。

　　“我们必须尽最大努力开发新能源，提高能效，减少碳排放。”斯坦福大学的研究员萨利·本森说。他的专长领域就是碳存储。“我们面临的这些问题都是必答题，而不是选答题。”

　　碳捕获不是梦

　　美国电力公司的山民电厂位于西弗吉尼亚州纽黑文市的俄亥俄河畔，这家电厂每小时都要“消化”掉近450万吨从阿巴拉契亚山脉开采来的煤炭。该电厂提供7个州130万居民家庭用电。正如电厂经理所说，即便是最极端的环保主义者也希望自家灯光明亮。不管是消费者还是美国电力公司，他们都不会为每年排放到空气中的600万吨到700万吨的二氧化碳付1分钱。大多数地方碳排放无人管理，即便想罚款也无法可依。不过2009年，无法可依的状态终止了，众议院通过了相关法律。美国电力公司为了保住它的名誉，决定先下手为强。

　　2009年10月，山民电厂率先开展碳捕获试验。美国电力公司还在山民电厂附近建立了一家化工厂。它冷却山民电厂排出的烟雾，通过碳酸铵溶液来转换它。碳酸铵溶液能有效地吸收二氧化碳。二氧化碳被压缩并注入到1英里以外的俄亥俄河的多孔砂岩里。

　　这个方法卓有成效。在接下来的2年里，山民电厂捕获并封存了超过3.7万吨二氧化碳。美国电力公司计划进一步扩大该项目的规模，力争每年捕获该电厂排放的四分之一的二氧化碳，约为150万吨。该公司计划投资3.34亿美元，这一计划也得到了美国能源部的支持。但是《气候变化法案》被参议院否决之后，国有公用事业监管机构告诉美国电力公司，它不能向客户收取没有法律依据的任何技术费用。

　　2011年春天，美国电力公司终止了这一项目。密布的管道、水泵和罐子都被拆除了。尽管规模不大，但是山民电厂的这套系统是世界上第一套直接从燃煤电厂捕获二氧化碳的系统，它吸引了上百位从世界各地慕名而来的参观者。

　　“这项工程的确起到了作用，而且我们培训了很多人。”山民电厂的经理说，“但是我们需要新的突破让它物有所值。”

　　捕获二氧化碳，将它封存在地下的多孔岩石中，听起来像是在做梦。但是美国能源部在过去30年已经花费了65亿美元来研究这项技术。石油方面成绩更为显著，在加拿大大平原上，这项技术已经付诸实施。

　　加拿大的Cenovus石油公司将二氧化碳注入地下。每注入1吨二氧化碳，便会有2桶到3桶石油从储油岩中析出。在地下深处1英里的地方，二氧化碳被困在不透水的页岩下。

　　美国地下岩层

　　可以容纳1000年的排放量

　　对一家电厂来说，捕获并将二氧化碳封存在地下需要多耗费四分之一的能源和大量财力。除非政府采取措施，否则碳捕获和封存不可能成为常态。科学家认为地下封存二氧化碳发生灾难性泄漏的可能性极小。他们更担心的是小规模的慢性泄漏。来自斯坦福大学的地球物理学家马克·左巴克和史蒂文·格雷利克认为，大多数封存地的岩石都很脆弱而且易出现断裂，如果注入二氧化碳的话，很有可能会引起小型地震，即使没有多大危害，也会使过度负载的页岩破裂，从而导致二氧化碳外泄。

　　不过，即便如此，他们也承认二氧化碳能被有效地封存在某些特定的地方，比如说挪威的北海斯莱普内尔油田。在过去17年，挪威国家石油公司已经将上百万吨二氧化碳注入到距离海床半英里的含有饱和盐水的岩石中。这种构造的岩石空间很大，目前没有任何地震或者泄漏的迹象。欧洲的研究者们认为，欧洲电厂在未来100年所排放的二氧化碳都能被有效地封存到北海中。而根据美国能源部的预测，在美国，类似的深部咸水含水层能封存美国电厂排放的超过1000年的二氧化碳。

　　其他类型的岩石也有碳封存的潜力。例如，目前正在冰岛和华盛顿州的哥伦比亚河流域进行试验，研究人员将少量的二氧化碳注入火山玄武岩中。那里的天然气会与钙和镁发生化学反应，形成碳酸盐，从而消除二氧化碳泄漏的危险。

　　挪威国家石油公司注入到斯莱普内尔的二氧化碳并不是由燃烧产生的，而是该公司从海底抽出来的天然气中含有的杂质。挪威石油公司先将二氧化碳分离出来，然后再将天然气卖给客户。过去，该公司曾直接将二氧化碳排放到空气中。1991年，挪威开始征收碳排放税，发展到今天，征收标准是每吨65美元。挪威石油公司将二氧化碳注入到海底每吨只需要花费17美元。所以，碳捕获比碳排放要便宜很多，这也是挪威石油公司发明这项技术的动力。得益于此，该公司的天然气项目现在盈利颇丰。

　　但是，对于燃煤电厂来说，情况可能就不一样了。二氧化碳只是燃烧煤炭排放的众多气体中的一种，而且从经济的角度而言，电力公司也没有动力去捕获它。据山民电厂的工程师介绍，燃煤电厂的碳捕获是所有碳捕获封存技术中耗费财力最多的一种。在山民电厂，二氧化碳捕获系统大小相当于一栋10层高的公寓楼，占地多达14英亩（约合5.6万平方米），而且这套系统只能捕获电厂排放的极小部分的二氧化碳。工作人员将吸收剂加热到一定程度后会释放出二氧化碳，然后将二氧化碳高度压缩以便封存。工程师将这些高耗能的步骤称为“寄生负担”，因为捕获电厂排放的所有二氧化碳会消耗掉电厂产出的多达30%的电力。

　　节省花费的一条途径是在燃烧煤炭之前，先将其气化。气化不仅能提高燃煤机的效率，而且会让二氧化碳分离更简单、更便宜。密西西比坎伯县的一个新式发电厂在建立之初就考虑到实施碳捕获，它所用的煤炭全部进行了气化。但对现有的那些燃烧煤粉的电厂来说，就需要采取别的办法了。比如，在纯氧而不是空气中燃烧煤炭。这样就能产生一种更简单的烟道气，从这种烟道气中分离二氧化碳要容易得多。

　　在西弗吉尼亚，美国的一些电厂开始将目光投向天然气，许多有百年历史的老煤矿都将被关闭。随着美国的天然气价格降到历史最低水平，煤炭似乎成了明日黄花。

　　美国第一个能捕获

　　大部分二氧化碳的电厂在建中

　　2013年秋天，由于全球煤炭消费量和碳排放规模都创造了新的历史纪录，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了最新报告。这份报告第一次提出了碳排放极限值，即如果我们不希望平均气温上升超过2摄氏度的话，全球能排放的二氧化碳的总量。许多科学家都认为平均气温上升2摄氏度是会造成灾难性气候的极限值。IPCC认为，从19世纪开始算起，我们排放的二氧化碳已经超过了“预算”的一半。按照当前的排放速度，我们将在30年内用完剩下的“预算”。要想通过碳捕获改变这一状况需要付出巨大的努力。仅仅捕获和封存全球现在排放二氧化碳的十分之一，往地下封存的二氧化碳的数量就相当于我们从地下提取的石油总量，而且还需要建设更多管道和注入井。但是如果用零排放的核电来取代煤炭，要达到同样的规模，需要修建占地相当于整个新泽西州那么大面积的核电站（约为2.1万平方千米）。

　　美国第一个能捕获大部分的二氧化碳的电厂计划于今年年末投产。位于密西西比州东部的坎伯国家煤气化电厂将捕获超过一半的二氧化碳，并通过管道将它们封存到附近的油田中。这个部分资金由国家能源部资助的项目，一直因巨额花费受到环保主义者和政府反对派的质疑。但是密西西比能源公司——美国南方电力公司的分公司下定决心要将此项目开展下去。密西西比能源公司负责人称，除非政府征收碳排放税或者直接指定规则管制碳排放，否则这项技术不会对外公开。

　　“碳排放需要有法律来约束。”美国能源局西北太平洋国家实验室的一位研究员表示。如果美国环保署今年履行奥巴马总统的诺言，并且能够说服各方，对现有和新建电厂的碳排放进行管制的话，碳捕获与封存技术将不再被束之高阁。