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燃煤發(fā)電廠的排放必須更清潔，這意味著要清除它們排放的二氧化碳,。存放這些溫室氣體的的地方是地下深處,。在德國(guó)波茨坦附近，這類設(shè)備正在進(jìn)行測(cè)試,。

在德國(guó)的 Ketzin,，科學(xué)家們計(jì)劃將 90,000 噸二氧化碳注入地下。地質(zhì)學(xué)家們已經(jīng)鉆出了一個(gè)深達(dá)700 米直至巖石層的洞,，并且安裝了很多探測(cè)頭,。

Ketzin 陰雨綿綿。一座矗立在雨中的鉆塔劃破了天空中密布的烏云,；一片綠油油的草場(chǎng)上放著一些油箱,，還有一個(gè)看上去很簡(jiǎn)陋的小房間。這片草場(chǎng)位于Havelland 區(qū),，距離波茨坦以西大約半小時(shí)的車程,。來(lái)自波茨坦 GFZ 研究中心的Frank Schilling 教授指著地上一個(gè)填滿了泥漿的洞，洞口伸出來(lái)一根和成人身體粗細(xì)差不多的管子,， 里面有很多扭在一起的電纜,。Schilling 是一個(gè)礦物學(xué)家，他說(shuō)：“我們就是在這里測(cè)量二氧化碳在地下的擴(kuò)散情況,。”在草場(chǎng)的另一端還有一個(gè)同樣的洞,，里面也有很多電纜,；距此洞約100 米處是第三個(gè)洞,。在這個(gè)洞里,，一根連接在油箱上的管子的另一端通向潮濕的泥土。在 Schilling 腳下 700 米的深處,，這些管子將會(huì)在高壓的作用下以每小時(shí) 4 噸的速度把大量二氧化碳注入到沙石之中,，從而排出了巖石縫隙中的咸水。

GFZ 工程靠近擁有 4000 人口的 Ketzin鎮(zhèn),，這項(xiàng)工程被人們稱作 CO2SINK,。從2008 年6月開(kāi)始， GFZ工程每年將30,000 噸二氧化碳注入到地下封存,。在為期三年的時(shí)間內(nèi),，該項(xiàng)目有望封存90,000噸的二氧化碳——這個(gè)數(shù)字等同于波茨坦 150,000居民在同樣時(shí)期內(nèi)所排放的二氧化碳總量。但是相對(duì)于人類每年經(jīng)由發(fā)電廠的煙囪排入大氣中的 100 億噸二氧化碳而言,，這只是杯水車薪,。根據(jù)能源署（IEA）和西門子的預(yù)測(cè)，在以后的 20年中,，煤電將占發(fā)電增長(zhǎng)總量的三分之一,，這意味著污染問(wèn)題將會(huì)變得更加嚴(yán)重。事實(shí)上,，對(duì)于煤的需求不但不會(huì)降低,，反而有可能增長(zhǎng)27%。以中國(guó)為例,，僅在 2006 年,，中國(guó)就有174座500兆瓦級(jí)燃煤發(fā)電廠投入生產(chǎn)，相當(dāng)于每隔兩天就有一個(gè)新的燃煤廠開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),。

地下處理,。鑒于這樣的發(fā)展趨勢(shì)，盡管CO2SINK 工程的規(guī)模有限,，但是仍然能針對(duì)二氧化碳回收處理方面尚未解決的問(wèn)題提供很有價(jià)值的解決方案,，進(jìn)而能為環(huán)境保護(hù)做出重要貢獻(xiàn)。如果 Ketzin 鎮(zhèn)的測(cè)量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn),，那么就證明二氧化碳可以安全地封存在孔隙巖石當(dāng)中,，即使不能維持?jǐn)?shù)百萬(wàn)年，起碼也能保持?jǐn)?shù)千年,。這一工程將會(huì)帶給世界一個(gè)重要的信號(hào),。它將證明從燃煤發(fā)電廠、精煉廠,、水泥廠以及鋼鐵廠排出的二氧化碳可以注入地下并且封存起來(lái),。如此一來(lái),，這些二氧化碳就不會(huì)排放到大氣當(dāng)中，當(dāng)然也就不能危害氣候了,。另外,，地下尚有大量的空間用來(lái)封存二氧化碳。據(jù)估算,，僅德國(guó)的二氧化碳封存能力就高達(dá) 300 億噸,。以目前的數(shù)據(jù)（每年3.5 億噸）作為參照，這樣的存儲(chǔ)能力足夠德國(guó)用來(lái)封存未來(lái) 100 年當(dāng)中所有燃煤發(fā)電廠所排放的二氧化碳總量,。2007年度諾貝爾和平獎(jiǎng)得主——隸屬于的政府間氣候變化專門委員會(huì) (IPCC)預(yù)測(cè),，范圍內(nèi)油田和天然氣田的二氧化碳封存能力高達(dá) 9,000 億噸，而咸水含水層的碳封存能力則至少是 10,000 億噸,，甚至有可能高達(dá) 100,000 億噸,。Ketzin 地區(qū)的咸水含水層結(jié)構(gòu)正是如此。這些潛在的二氧化碳封存場(chǎng)所中有很多都位于二氧化碳排放量較大的工廠附近,，擁有如此便利的條件,，將液化二氧化碳通過(guò)管道輸送到這些地方就是輕而易舉的事情了。除了德國(guó)勃蘭登堡州,，同樣的情況也出現(xiàn)在美國(guó)的伊利諾伊州,。伊利諾伊州境內(nèi)有一家二氧化碳*的發(fā)電廠，目前該廠正在一項(xiàng)名為 Future-Gen 的項(xiàng)目中接受監(jiān)測(cè),。其實(shí)只要決策者們能夠在短時(shí)間內(nèi)把工作落實(shí)到位并且加大研發(fā)力度,，世界范圍內(nèi)很多地區(qū)要想實(shí)現(xiàn)在燃煤發(fā)電廠和地下存儲(chǔ)二氧化碳的巖石之間直接連通輸氣管道的夢(mèng)想根本不是難事。

研究表明二氧化碳可以在地下封存極長(zhǎng)的時(shí)間,。時(shí)間一長(zhǎng),，二氧化碳就會(huì)溶解在咸水含水層當(dāng)中，整個(gè)過(guò)程和通過(guò)二氧化碳碳酸化裝置把二氧化碳溶解在礦物質(zhì)水中非常相似,。隨后二氧化碳就留存在沙石的孔隙之中,。隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越多的二氧化碳將會(huì)沉淀成為無(wú)機(jī)化合物,，從此就再也不能回到大氣當(dāng)中,。*，數(shù)千年之后,，碳酸鈣或者其它形式的碳酸鹽將會(huì)轉(zhuǎn)化成為菱鎂礦或者菱鐵礦,。對(duì)目前正在進(jìn)行的處理模式進(jìn)行驗(yàn)證，并且找到足夠的證據(jù)來(lái)證明二氧化碳是否真的能夠進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的有效封存,，以及如何進(jìn)行技術(shù)操作是 CO2SINK 項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)的中心目標(biāo)之一,。

地下實(shí)驗(yàn)室。CO2SINK 項(xiàng)目需要完成的一項(xiàng)本質(zhì)工作是監(jiān)控二氧化碳在巖石中的三維傳播并且總結(jié)出適合于在其它地區(qū)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的二氧化碳封存工藝。沒(méi)有其它任何一項(xiàng)工程會(huì)花費(fèi)如此多時(shí)間來(lái)做這方面的測(cè)量：

在距離二氧化碳輸氣管道 50 - 100 米的地方有兩個(gè)測(cè)量管路,，管路中的電極鏈負(fù)責(zé)測(cè)量巖石中的電阻,。測(cè)量管路中的電極將通過(guò)表面電極進(jìn)行補(bǔ)充。沙石孔隙中的濃縮咸水具有良好的導(dǎo)電性,，而當(dāng)二氧化碳取代咸水充滿孔隙時(shí),，沙石的導(dǎo)電性會(huì)下降，電阻隨之升高,。不過(guò)我們擁有的地電成像技術(shù)可以在二氧化碳擴(kuò)散的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)密的三維監(jiān)控,。

項(xiàng)目組還模仿醫(yī)學(xué)超聲波進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn),?？茖W(xué)家們將密集的聲波通過(guò)地上的鉆孔由地表傳至地下，然后再反射回來(lái),。與充滿咸水的鉆孔相比,，聲波在充滿二氧化碳的鉆孔中的傳輸速度要慢的多。因此,，利用聲波的方式來(lái)監(jiān)測(cè)二氧化碳的擴(kuò)散情況也能行的通,。

利用光子的散射，通過(guò)光學(xué)傳感器來(lái)測(cè)量地下溫度,，從而得知二氧化碳在地表下的流動(dòng)狀態(tài),。鉆孔周圍的存儲(chǔ)區(qū)域有很多狹長(zhǎng)的管道，管道由半滲透的薄膜制成,，因此二氧化碳可以從中穿過(guò),。高純度的氬氣迫使二氧化碳在毛細(xì)管道中不斷抬升直至地表，這樣就可以測(cè)量出二氧化碳的濃度,。

不管測(cè)量結(jié)果如何,，有一件事是肯定的。Frank Schilling 說(shuō)：“事實(shí)上,，沒(méi)有任何物質(zhì)能在巖石中上升,。”其原因在于沙石上方約 9 平方公里的面積上都覆蓋著石膏以及粘土，它們幾乎把沙石上方*封住,。早在 40 年之前人們已經(jīng)開(kāi)始利用這一現(xiàn)象,，即電力公司在地下 250－400 米的深處使用沙石層來(lái)存儲(chǔ)天然氣。這個(gè)天然氣的存儲(chǔ)空間可比我們所計(jì)劃的二氧化碳封存空間要大的多,。”

如果封存的二氧化碳逃逸至地表,，會(huì)發(fā)生什么危險(xiǎn)嗎？因?yàn)槎趸嫉闹亓看笥诳諝?，因此有批評(píng)家認(rèn)為將二氧化碳聚集在一起將會(huì)令周圍所有的生命窒息,。而Schilling 則表示這種危險(xiǎn)不會(huì)在Ketzin 發(fā)生。就算真的發(fā)生二氧化碳逃逸,，它們也會(huì)隨風(fēng)逐漸飄散,。

其實(shí),，我們時(shí)時(shí)刻刻都在吸入少量的二氧化碳，我們平時(shí)飲用的蘇打水,、礦泉水以及軟飲料也都含有二氧化碳,。更何況，兩年之內(nèi)所封存的二氧化碳總量,，就相當(dāng)于同樣時(shí)期內(nèi)Ketzin 的二氧化碳封存區(qū)域上的土壤中,，細(xì)菌分解所釋放的二氧化碳數(shù)量。

二氧化碳封存地應(yīng)該位于有天然氣或者存在大量液體的地下,。這其實(shí)主要指的就是大型油田以及天然氣田所在地,，因?yàn)檫@是兩個(gè)已經(jīng)證明的液體或氣體存儲(chǔ)時(shí)間超過(guò)數(shù)百萬(wàn)年的地方。有些石油天然氣生產(chǎn)商已經(jīng)將二氧化碳注入油田或者天然氣田中,，其目的是增加壓強(qiáng)以提高產(chǎn)量,。目前世界上有三個(gè)國(guó)家擁有具備工業(yè)規(guī)模的此類示范工程。這三個(gè)國(guó)家分別是加拿大,、阿爾及利亞和挪威,。以挪威的 StatoilHydro公司為例，該公司擁有此領(lǐng)域?yàn)樨S富的經(jīng)驗(yàn),。從 1996 年開(kāi)始,，該公司陸續(xù)將1000 萬(wàn)噸二氧化碳注入到北海海底 1000米以下的地方。這些二氧化碳不純凈,，需要和天然氣一起再進(jìn)行萃取,。不過(guò)StatoilHydro 公司就需要為此付出很高的成本，因?yàn)榕餐梢?guī)定要為每噸二氧化碳繳納 50 美元稅款,。

為碳封存買單,。政府間氣候?qū)ｉT委員會(huì)的報(bào)告指出，二氧化碳排放量較低的發(fā)電廠每進(jìn)行一噸二氧化碳的捕獲,、運(yùn)輸以及封存需要擔(dān)負(fù)的成本從 20 - 70 美元不等,。在挪威，這個(gè)價(jià)錢當(dāng)然是物有所值,?？墒窃谄渌磳?duì)二氧化碳征稅的國(guó)家就需要?jiǎng)e的市場(chǎng)機(jī)制來(lái)發(fā)揮作用。在歐洲,，現(xiàn)在要獲得《京都議定書(shū)》框架之下的排放權(quán)交易體系的證書(shū)只需要繳納不到 15 美元的費(fèi)用,，這*不足以創(chuàng)造一種激勵(lì)機(jī)制。但是如果對(duì)碳封存進(jìn)行補(bǔ)貼或者每生產(chǎn)一度電就征收 2 - 3 美分稅款,，碳封存技術(shù)就能為自己買單,。不過(guò)電力成本同時(shí)也會(huì)上漲 20％。

西門子正在幫助 CO2SINK 項(xiàng)目解決資金的問(wèn)題，并且以觀察員身份參與該項(xiàng)目,。西門子火力發(fā)電集團(tuán)的 Günther Haupt 曾經(jīng)表示：“西門子將不會(huì)把二氧化碳封存技術(shù)作為核心研發(fā)項(xiàng)目,。”然而現(xiàn)在，能否解決好二氧化碳問(wèn)題是燃煤發(fā)電廠建設(shè)是否成功的決定性因素,。自從將業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)大到燃煤發(fā)電廠建設(shè)領(lǐng)域之后,，西門子也開(kāi)始投身二氧化碳封存技術(shù)的研究。

同時(shí),，西門子還將在目前尚未開(kāi)發(fā)的相關(guān)硬件領(lǐng)域大顯身手,。比如說(shuō)參與得到德國(guó)政府支持的 Adecos 項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)以氧燃料為動(dòng)力的發(fā)電廠,，同時(shí)配備二氧化碳分離技術(shù),。在此項(xiàng)目中，西門子負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)二氧化碳?jí)嚎s機(jī),。目標(biāo)是能夠?qū)⒍趸家詺怏w狀態(tài)壓縮至地下,，但其密度要與液化之后的密度相當(dāng)。這種壓縮機(jī)還能應(yīng)用在其它很多領(lǐng)域,，因?yàn)樗鼈兛梢栽谌紵盎蛘呷紵筮M(jìn)行二氧化碳的壓縮。不過(guò) Haupt 表示：“目前,，這種二氧化碳?jí)嚎s機(jī)尚不能為大型發(fā)電廠量身定做,。”

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