“低碳”的必然選擇
壓倒性的科學(xué)證據(jù)顯示，來自化石燃料的二氧化碳排放導(dǎo)致了氣候變化。
從1997年的《京都議定書》，到2007年的《巴厘行動(dòng)計(jì)劃》，從去年7月意大利八國峰會(huì)之后主要經(jīng)濟(jì)體能源與氣候論壇上關(guān)于能源與氣候變化的聲明，再到去年年底哥本哈根氣候大會(huì)上的爭論，世界各國都對氣候變化表現(xiàn)出了高度關(guān)注，都在為應(yīng)對全球氣候變化進(jìn)行著積極而不懈的努力。
中國是較早批準(zhǔn)以減少溫室氣體排放為宗旨的《京都議定書》的國家，特別是胡錦濤主席在2007年APEC峰會(huì)上的講話，明確表明了作為一個(gè)負(fù)責(zé)任大國必須承擔(dān)國際義務(wù)的立場和態(tài)度。去年年底，中國政府又進(jìn)一步承諾，到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年下降40%～45%。
然而，中國今天依舊處在工業(yè)化的進(jìn)程中，這決定了中國未來對能源需求的增長不可避免。雖然國家已經(jīng)采取了強(qiáng)有力的措施發(fā)展清潔可再生能源，但“以煤為主”的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)仍難以改變。2008年，中國煤炭生產(chǎn)總量達(dá)27.2億噸，電力生產(chǎn)的80%來自煤炭，全國二氧化碳排放量達(dá)68億噸，均居世界第一。
如何在不向大氣排放過量二氧化碳的前提下使用更多的煤炭？一項(xiàng)名為“二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存”的技術(shù)正在被世界各國的人們所關(guān)注，認(rèn)為這是當(dāng)前最為現(xiàn)實(shí)的減排對策。
CO2如何儲(chǔ)存在地下
所謂二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存，就是將工業(yè)和能源轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的二氧化碳在排放之前就對其捕集，然后通過管線或者船舶運(yùn)到封存地，壓縮注入到地下深部適宜地層中，通過物理、化學(xué)等作用使其長期與大氣隔離。
據(jù)國務(wù)院參事、國土資源部總工程師張洪濤介紹，二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存的場所主要包括深部咸水層，油氣田和充采煤層。
深部咸水層埋存二氧化碳有三種機(jī)制：液體填埋，即把二氧化碳以氣體或者超臨界流體的形態(tài)存儲(chǔ)在低滲透性的巖石蓋層下。溶解填埋，即把二氧化碳直接溶解在地下水中。礦物填埋，使地層中二氧化碳直接或者間接與地層中的礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生產(chǎn)次生碳酸礦物，并產(chǎn)生礦物沉淀，由于這種方式能夠很長時(shí)間內(nèi)固化二氧化碳，因此具有很好的發(fā)展前景。
采用油氣田封存二氧化碳的情況有兩種：采用“酸氣”封存技術(shù)，用廢棄油氣田貯存二氧化碳。這種方法已應(yīng)用多年，能可靠封存二氧化碳。一種是采用提高石油回采率技術(shù)，把超臨界狀態(tài)二氧化碳直接注入已開采過的儲(chǔ)油層中，在高壓條件下，二氧化碳推動(dòng)原油向生產(chǎn)井流動(dòng)，從而提高石油的采出率，其中部分二氧化碳溶解于未能被開采的原油中或貯存于地層孔隙中，部分二氧化碳隨原油、水和天然氣從生產(chǎn)井排出，這部分二氧化碳可以通過分離和壓縮循環(huán)注入儲(chǔ)油層。這一技術(shù)目前比較成熟。
還有一種方法是利用煤層貯存二氧化碳。當(dāng)二氧化碳注入煤層后，類似于利用活性碳過濾空氣和水中雜質(zhì)的過程，它們在煤層的孔隙中擴(kuò)散，并最終被煤體所吸附。
中國CO2地質(zhì)儲(chǔ)存潛力巨大
根據(jù)中國地調(diào)局有關(guān)項(xiàng)目對我國二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存容量進(jìn)行的評價(jià)，我國二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存的地質(zhì)潛力巨大：
受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響和控制，我國陸域和近海主要大型盆地和平原都發(fā)育了大厚度沉積地層，形成了多層組合的沉積體系，深部咸水含水層較發(fā)育，咸水含水層之間的相對隔水層或弱透水層構(gòu)成較好的封閉條件。初步統(tǒng)計(jì)，我國可用于二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存的盆地和平原區(qū)深部咸水層面積約34萬平方公里。
中國煤層分布廣泛，其中不可開采煤層占有相當(dāng)比例，是進(jìn)行二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存的良好地帶，儲(chǔ)存潛力巨大。其中，山西、陜西、山東、河北、河南、內(nèi)蒙古、新疆等省區(qū)的主要煤層分布區(qū)，都具有較大的二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力。
中國陸上大型含油氣盆地中大都進(jìn)行過二氧化碳驅(qū)油試驗(yàn)，實(shí)踐證明是可行的。含油氣盆地的深部地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)程度較高，枯竭或廢棄開采井田的油藏封閉條件有利于二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存，是良好的地下空間?？梢宰鳛槎趸嫉刭|(zhì)儲(chǔ)存的目標(biāo)區(qū)包括大慶、勝利、遼河、克拉瑪依、四川、華北、大港、中原、吉林、河南、長慶、江漢等46個(gè)油田。
初步估算結(jié)果表明，我國24個(gè)主要沉積盆地深部的大厚度咸水含水層、46個(gè)含油氣盆地和68個(gè)主要煤層區(qū)的深層地下空間，二氧化碳的地質(zhì)儲(chǔ)存潛力可達(dá)14540億噸，能夠滿足未來數(shù)百年我國二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存的需要。
相關(guān)的地質(zhì)研究正在進(jìn)行
上個(gè)世紀(jì)末，我國的科學(xué)家就在 “碳循環(huán)”、“碳儲(chǔ)存”、“全球冰河期的歷史記錄”等方面進(jìn)行了相當(dāng)深入的研究。
近幾年，以全球氣候變化為核心，我國在二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存技術(shù)方面更是做了大量研究工作，進(jìn)行了許多國際合作項(xiàng)目。比如，由中科院地質(zhì)與地球物理研究所、清華大學(xué)、中國石油大學(xué)（北京）、丹麥和格陵蘭島地質(zhì)勘查局以及英國地質(zhì)勘查局合作的中歐碳捕集與封存項(xiàng)目，對大港油田、勝利油田、惠民凹陷咸水層四個(gè)地質(zhì)區(qū)域二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力進(jìn)行了初步評估，繪制了有關(guān)連接相關(guān)二氧化碳排放源與地質(zhì)儲(chǔ)存點(diǎn)的二氧化碳運(yùn)輸設(shè)施數(shù)字化地圖等。再比如，中國科技部與英國政府合作的煤炭利用近零排放項(xiàng)目，重點(diǎn)評估了松遼和蘇北盆地的二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存潛力。
張洪濤介紹說，今年，國土資源部正式將二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存調(diào)查評價(jià)納入《地質(zhì)礦產(chǎn)保障工程實(shí)施方案（2010-2020）》地質(zhì)基礎(chǔ)支撐計(jì)劃內(nèi)的全球變化調(diào)查監(jiān)測與評價(jià)和地下空間資源調(diào)查之中。作為我國“應(yīng)對全球氣候變化地質(zhì)響應(yīng)”浩大工程的一部分，二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存方面的研究和示范，將為中國發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)提供支持。
“雖然我國二氧化碳地質(zhì)儲(chǔ)存調(diào)查研究剛剛起步，但國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)高度重視，國土資源部部長徐紹史親自在抓這件大事，再加上我們已經(jīng)有較好的區(qū)域性基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)工作基礎(chǔ)，發(fā)揮國家地質(zhì)工作的集成優(yōu)勢，從基礎(chǔ)開展調(diào)查評價(jià)，調(diào)動(dòng)企業(yè)的積極性實(shí)施示范工程，整合多方力量開展技術(shù)攻關(guān)，我們有條件在這一重大科學(xué)研究和實(shí)踐層次上有所作為！”張洪濤說。