編者按煤是世界上最豐富的化石燃料．也是溫室氣體——二氧化碳的主要來源。如何“趨利避害”、更有效地利用煤已經成為科學界關注的重要課題。科學家們認為：承載著人類美好愿望的清潔煤技術有望成為一副“治療”溫室氣體排放的“靈丹妙藥”。

煤炭利用：讓我歡喜讓我憂

人類對煤炭的感情，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。

從儲量來看。煤是全球儲量最豐富的化石燃料，人類對其利用和依賴程度正在逐步增加。世界煤研究所發布的報告指出，全球煤儲量可以繼續供人類使用164年，而石油儲量僅夠人類使用41年。據美國自然資源保護委員會估計，到2020年，全球燃煤發電廠的總裝機容量將超過70萬兆瓦。

煤炭的大量燃燒帶來了巨大的副作用。美國普林斯頓大學的研究結果顯示，目前全球每年向大氣層排放70億噸碳，這個數字是上世紀50年代的三倍。他們預計到2055年該數字還將翻一番。如果換算成二氧化碳的排放量，這一數字將會增加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到工業化之前的三倍，最終將導致全球氣溫上升到3億年前的水平．而那時海平面比目前高出15—30米!

盡管煤炭燃燒是導致全球溫室氣體增加的重要原因，但人類未來的發展仍須依賴煤，這是一個無法回避的事實。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量，已經成為人類解決這-N題的唯一出路。

盡管清潔煤技術聽起來很新鮮．但實際上這項技術早已經很成熟了。普林斯頓大學“減緩碳專項行動”的研究結果表明，如果利用現有的技術成果實現一項綜合性的戰略，每一項具體戰略計劃每年減少10億噸的碳排放量，那么在未來50年內，如果部署七項以上這樣的戰略計劃，人類就可以實現碳排放量持續減少這一目標。[page]

清潔煤技術：藏在深閨人不識

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達到140個。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，美國政府宣布將實施一項名為“未來發電”的計劃。該計劃由美國能源部、私人投資者和國際組織共同投資10億美元，在5年內完成設計和建造一座煤基零排放電一氫發電廠。這種發電廠的溫室氣體排放量可以達到“零排放”的水平，即使是排放出了二氧化碳氣體，也可以通過技術手段將其“存儲”于地下。

顯然，這是一項面向未來的重要計劃。然而，科學家指出：利用現有的技術能否解決當務之急呢?答案是肯定的。

今年，美國最大的燃煤電力公司(AEP)已經選好廠址，計劃建造一座新型超凈潔發電廠．即集成氣化綜合循環(IGCC)發電廠一。人們往往把IGCC看作是“新技術”。但其實它是由兩種著名的現有實用技術集合而成，而這兩種技術都可以用來實現“未來發電”計劃的最終目標。

第一種煤炭氣化技術。在嚴格控制溫度和壓力的條件下部分燃燒煤，使其變為主要是由一氧化碳和氫氣組成的濃縮合成氣體，其中的雜質如二氧化硫等都很容易被除去。第二種技術是“循環”，這種技術已經在天然氣發電廠得到普遍采用，渦輪的驅動力來自于天然氣流和廢熱所產生的氣流。最為重要的是，相比之下，從氣流中捕獲二氧化碳比從傳統發電廠的煙囪中捕獲二氧化碳要容易實現得多。

IGCC發電技術比當今普遍采用的燃煤發電技術先進很多。APE電力部門執行副董事長羅伯特·鮑威爾斯說：“我們已經對這種技術進行了深入的研究。人類從上世紀初已經開始使用煤炭氣化技術，這種技術在石油化學工業和石油冶煉工業已經使用了很多年。此外，我們現在就擁有自己的循環燃燒發電廠。因此，上述兩種技術都是成熟的和先進的。”

除了APE之外，美國國內和其他國家的大型能源公司對煤炭液化技術也十分重視。美國賓西法尼亞州的一個工業財團正計劃建造一個工廠，從南非能源業巨人——薩索爾集團引進煤炭液化技術，工廠的設計產量為每天生產5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在計劃在伊利諾斯州建一個工廠，利用煤來生產天然氣。在美國之外，一些能源公司正在計劃建造“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。[page]

APE預計，擬建的IGCC發電廠總投資將比傳統發電廠高15％一20％。但是，一旦聯邦政府頒布實施限制二氧化碳排量的有關措施．這些投資就可以很快回收。由于發電廠一般都位于開闊地帶，有足夠的空間可以存儲發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的二氧化碳銷售給其他公司，以賺取利潤。據估算，IGCC發電廠的收益將比傳統的發電廠高出50％，前者的效率也高于后者。在形成一定規模時其成本還將會進一步下降．同時，隨著設計水平和所用材料的改進其效率也將會進一步提高。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，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，為什么這種先進的技術不能夠被廣泛地采用呢?

霍華德·赫爾州戈是麻省理工學院的化工專家，他負責管理一個被稱為“碳捕獲專項行動”的工業財團。赫爾州戈認為：“技術本身并不是一個限制性因素，關鍵的因素是經濟方面的激勵”，“從技術的角度來看，我們可以很快實現這一目標。’但如果政府不采取鼓勵性政策，在這方面將不會有太大的作為?！辈东@碳的最終“命運”：不同的選擇方案

清潔煤技術關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，則成為科學家、世界各大能源公司孜孜不倦地探索的另一個技術課題。

將二氧化碳注入地表之下已成為當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藏二氧化碳。因此。亟待解決的一個關鍵問題是：我們能否把二氧化碳安全地存儲在我們想存放的任何地方?

科學家認為，最安全的辦法是將捕獲的二氧化碳永久地存儲于地表之下的某一個地方。主要方案是將二氧化碳“注入”到地表之下并對其進行礦物化后再埋藏。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，將會導致全球變暖進一步加劇。

另一個問題是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同時，人類依然增加化石燃料的消費量，那么減排的任務將會異常艱巨：這是因為對二氧化碳液化后再存儲的龐大投入，要相當于人類開采原始化石燃料的投入!

美國地質學家最近的一項研究成果．給人們提出了這方面的警示。50年前。為了增加石油產量，德克薩斯州一個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驗室地質學家喬冶·古斯瑞獲得了其中一塊加固水泥，發現其中的一部分已經出現了斑點，科學家推斷這是由50年前存儲的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蝕所致。這一結果提醒人們，海底存儲的二氧化碳可能會對起加固作用的水泥產生腐蝕．利用這種方法存儲的二氧化碳最終仍然有可能會被釋放到大氣層中。果真如此，削減二氧化碳排量所帶來的暫時性好處將會消失殆盡。[page]

然而，多數人依然對這種方法保持謹慎的樂觀態度，認為人類已基本掌握了正確處理這一問題的大部分技術。截至目前，采用這種存儲方法，挪威國家石油公司和達科他煤氣化廠都已分別存儲了2000萬噸二氧化碳：阿爾及利亞的一個天然氣田也存儲了1700萬噸二氧化碳：荷蘭的一個項目則存儲了800萬噸二氧化碳。

聯合國政府間氣候變遷專家小組估計．采用適當的技術可以將所存儲二氧化碳總量的99％保留100年以上，隨著技術的進步，這一年限有可能增加到1000年。

除了對二氧化碳捕獲后進行存儲、出售給石油公司，用以增加石油產量之外．另外一種方案是利用二氧化碳生產甲醇．它是比氫氣更實用的燃料。

目前，人類已經吹響了向“氫能經濟”邁進的號角。但在這個過程中。除了氫氣生產之外．氫氣的輸送和儲藏都需要全新的設施，并且燃料電池技術也必須有實質性的進展。相比之下，“甲醇經濟”則相對容易實現：因為利用二氧化碳和氫氣生產的甲醇是一種液態能源形式，可以使用目前的設施來輸送甲醇。并且甲醇經過改進后就可以作為汽車燃燒使用。

美國南加州大學洛克爾碳氫研究所所長、諾貝爾化學獎獲得者喬治·奧拉赫教授是“甲醇經濟”的積極倡導者，他對此充滿信心。他說：“從以碳為基礎的經濟向‘氫能經濟’過渡是一種美好的設想，但真正實現這一目標并不容易，而我們擁有大量可以循環利用的二氧化碳。”

技術應用：春天不再遙遠

美國2006年《國情咨文》中指出，由于美國經濟目前對石油過度依賴，必須開發新的技術減少對石油的依賴，因此提出了清潔能源研究的七項設想，認為“美國目前應該用令人難以置信的速度開展這方面的研究?！?

然而，現實情況并不如此，科學家們認為：人類已經有幾種很好的技術選擇可以實現這一目標，核心問題是政府要在政策上進行調整。正如麻省理工學院的赫爾州戈所說：“如果沒有一項公共政策來強制性規定排放碳必須付出代價，那么相對于捕獲碳并存儲碳而言．將二氧化碳直接排放到大氣層中永遠是一個實惠的選擇。”

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。歐盟去年已提出了一個“碳交易系統”，該計劃正在處于試行階段。在美國國內，盡管受到汽車制造商的種種阻撓．加利福尼亞州仍堅持提議要限制汽車的溫室氣體排放量。赫爾州戈相信：隨著時間的推移．各國政府會采取法規措施來限制二氧化碳排放量。[page]

毫無疑問，AEP公司的做法是超前的：做好充分的技術準備，一旦聯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”。

對于清潔煤技術，人們有理由相信：冬天到了，春天還會遠嗎?