捕集与封存：碳排放的救星？

在所有的温室气体中，二氧化碳是造成全球变暖的最大元凶。 Keystone / Uwe Anspach

目前的气候危机有望通过从大气中捕获并移除二氧化碳的技术得以解决。但哪里才是碳储存的理想之地？瑞士的温室气体专家西里尔·布伦纳(Cyril Brunner)对此表示，瑞士及欧洲其它国家正将目光投向石油工业兴旺的北海深处。

为抑制全球变暖现象，大幅减少温室气体排放无疑是最为紧迫和必要的手段。然而，想要实现2050气候中和目标(亦即达到净零排放平衡)，单凭减排这一措施还远远不够。确切地说，我们还需对那些无可避免的气体排放(譬如工业生产过程中产生的废气)进行捕集，并在合适的地点将其永久封存。

今年三月，丹麦附近的北海区域正式成为一个新的储碳地点。这项名为Greensand的碳储计划旨在每年将8百万吨二氧化碳封存于海底一处枯竭的油田里，而该数字几乎相当于丹麦全年温室气体排放的四分之一。

二氧化碳可在其产生的地方(譬如垃圾处理装置内)被直接捕获。下面的动画展示了二氧化碳从源头处被捕集到被储存于海底的全过程：

丹麦海岸外的北海是第一个提供跨境封存的储碳地点。第一批抵达此处的二氧化碳来自于比利时，而欧洲其它国家也将在短期内陆续跟进。联邦环境署表示，瑞士对将二氧化碳出口至丹麦进行永久海底封存表现出了兴趣。

对此，苏黎世联邦理工学院(ETH)的温室气体及二氧化碳移除专家西里尔·布伦纳解释道，在众多碳储存方法之中，深地质层封存法的效果最为持久。这位专家强调，碳储存的重点在于确保这些气体不再回到大气中。

瑞士资讯swissinfo.ch：在您看来，效仿丹麦实施海底碳储存是值得采纳的方案吗？

西里尔·布伦纳：碳储存的关键并不在于海底，而是在于有没有适合封存二氧化碳的地质结构。北海聚集了大量的天然气田和油田，恰好也十分典型地呈现出了这类地质结构。

将二氧化碳注入地层深处将会带来哪些风险？

在操作正确的前提下，对二氧化碳进行地质封存是安全的。挪威自1995年起一直在使用这种处理方式。另一方面，最大的风险来源于诱发地震，尤其是在深层地热能的开采过程中。然而，具有地震潜力的区域通常都被精准测定过方位。为了避开这些区域，在注入二氧化碳之前，进行适当的测量和模拟是必不可少的步骤。

二氧化碳地质封存

二氧化碳既可被放置到钙质砂岩这类多孔性沉积岩中，也可被储存到玄武岩中。

使用沉积岩固碳时，二氧化碳以超临界形式(一种介于气体和液体之间的状态)被注入到至少800米深且被外罩一般的防水岩层覆盖住的多孔岩石储层之中。数十万年以来，这些气体始终被困在岩石的孔隙中无从逃脱。

而在另一种固碳模式中，人们将二氧化碳与水进行混合并将其泵入至少500米深的玄武岩层中。通过与岩石的接触，二氧化碳在矿质化的自然过程中逐渐演变成为石头。

世界范围内，碳储存领域具备巨大的潜力。理论上，燃烧全球所有碳氢化合物储备产生的二氧化碳都可被封存进地底。以阿曼苏丹国为例，仅该国岩石的储碳能力最高可达惊人的70万亿吨(编辑注：2021年，全球温室气体排放总量约为380亿吨)。

如果一场强烈的地震将封存在地底的二氧化碳突然之间释放出来，我们将面临怎样的局面？

在遭遇地震时，大型洞穴或岩洞会面临崩裂与释放成分的风险。然而，我们完全没必要将这种情形与二氧化碳的地质封存进行对比。正常情况下，岩石会像吸水的海绵一般将二氧化碳储存在自身数不胜数的孔隙之中。地震发生时，堪比海绵的岩石虽可能被一分为二并出现轻微渗漏，但正如海绵中的水分一样，绝大部分的二氧化碳仍将被牢牢锁在困住它们的岩石之中。

和其它国家一样，瑞士并不排斥在工业生产中捕集二氧化碳并将其运往丹麦建在北海的碳储存地。参考现存的石油天然气输送系统，正在实施中的北海储碳计划是否意味着一个横跨欧洲的二氧化碳管道网络即将形成？

作为最简单直接的方案，管道系统的建立可解决大规模碳捕集及封存的难题。然而，当涉及到二氧化碳的管理时，核心问题却体现在对这种温室气体的归类上。目前，二氧化碳不仅被视为废气垃圾，出口时也遭遇繁文缛节的限制。此外，在伦敦通过的海洋污染防治议定书(译者注：这里指对《防止倾倒废物及其它物质污染海洋的公约》进行补充和修订的《1996年议定书》)则对在海上倾倒废物的行为进行了明确禁止。

为了让二氧化碳的海底地质储存能够顺利进行，以丹麦、挪威、英国和瑞士为主的一些国家正有意向对国际法规进行修改。同时，该意向结合其它考量已一并作为核心内容被纳入了苏黎世联邦理工学院的DemoUpCARMA外部链接计划之中。

大规模碳捕集和封存将给我们带来哪些重要的挑战？

不可否认的是，整个过程需消耗大量的能源。一项关于瑞士的评估或许能给我们带来些许启发：每年，从垃圾焚化炉中产生出的二氧化碳排放量达到5百万吨左右。捕获这些废气并在国外将其封存所需的能量等同于一个小型核电站所能提供的能源总量。对此，我们不得不慎重考虑。

对于某些环保团体和一些科学界人士来说，捕集并移除二氧化碳并不能被视作当下气候危机的解决方案。这些反对的声音主要基于以下几点因素：过高的成本、大量的能源消耗、对环境的影响以及流程的复杂性。您认为，这些担忧合理吗？

在某种程度上，这些担忧是合理的。不论是捕集和封存二氧化碳，还是从大气中将这种气体移除，这些方法从操作上都算不上是最省成本的手段，当然更加不能被看作是气候危机的解决方案。然而，碳捕集和封存却有着它的必要性，正如我们有将二氧化碳从大气中移除的必要。即使在最理想的情况下，仍有一些废气排放无法避免，例如，农业过程中产生的甲烷或一氧化二氮、手术过程中用于麻醉的气体以及空调和热泵中含有的含氟气体。这些气体无一例外地对我们的气候环境产生重大影响。

西里尔·布伦纳于苏黎世联邦理工学院担任气候物理学教授一职。 ETH

一些批评的声音认为，二氧化碳的捕集和封存将纵容石油和天然气公司继续污染我们的环境。对此，您将如何回应？

配备CCS(carbon dioxide capture and storage，碳捕集与封存)设施并获得国家补贴的燃煤发电厂或天然气发电厂数不胜数，在美国更是屡见不鲜。然而，当国家补贴一旦被取消，这些发电厂就不得不面临倒闭的命运。归根结底，过分高昂的运营成本导致了这种局面的发生。我相信，如果有一项法律强制化石燃料发电厂配备CCS设施，10年之后，这些发电厂将尽数消失。

化石燃料产业已日渐式微了吗？

有一种观点认为，石油行业的从业者将慢慢退出历史的舞台，但我并不这么认为。通常情况下，石油公司具备必要的基础设施和专业技术。这意味着，任职于这些公司的专业人员不但对地质情况非常了解，而且懂得如何钻井以及如何密封注入井以防泄漏。我相信，他们的专业知识和技能有朝一日也能在二氧化碳地质封存领域中发挥出极大的作用。

2022年，用于二氧化碳捕集的投资增长十分明显。然而，距离实现每年捕获和封存近13亿吨二氧化碳的2030目标，我们仍有很长的一段路要走。您认为，是什么原因导致该领域的进展如此缓慢？

主要原因在于缺乏促进该领域发展的法律和法规。对于一家燃煤发电厂来说，捕获和储存一吨二氧化碳的成本一般在60到100美元之间。同时，这也是欧洲排放交易系统(EU ETS)中一吨二氧化碳的交易价格。然而，现实中的问题是，绝大多数的排放配额都以免费的形式被分配给企业，而实际完成交易的只有极小的一部分。正因如此，对于企业来说，继续排放废气显然比投资CCS设施更为合算。

针对这样的局面，您有什么建议？

作为废气，二氧化碳体现不出任何价值。但这样的现状需要得到改变。我想强调的并不是一吨二氧化碳的实物价格或可能需缴纳的税款，而是这种气体作为毫无价值的废弃物被轻易释放到大气中这一事实。和今天如出一辙的是，几十年前，我们也是如此随意地将垃圾扔进海里。然而，对于今天的人们来说，购买垃圾袋并为垃圾的妥善处理支付相应的费用已是一件习以为常的事情。我希望有一天，二氧化碳在其处理过程中也能被赋予这样的“价值”。正如今天的人们不会再在自然界中乱丢垃圾一样，我更希望的是，不再排放温室气体在将来也能成为人类社会的行为准则。

(译自意大利语：Aikens Jun，编辑：Sabrina Weiss和Veronica DeVore)