即使在可以想象的将来,在最有可能被替代的能源中,煤炭也是不在其列的。因为它价格低廉、储量丰富,而且运输方便。那么,如何做才能使煤炭资源的使用更为我们所接受?
一个广为探讨的方法可能是碳的捕获和存储,简称CCS(Carbon Capture and Storage),就是将二氧化碳掩埋于地下深处。发电公司对这种方法寄予厚望(见图),但这里面临两个问题:没人知道这种方法是否可行(换句话说,二氧化碳能不能深埋);还有即便行得通,成本将是昂贵的——代价太大以至于替代能源看上去更具有吸引力。为了调查CCS的应用情况,伊利诺伊州实施了一个被称为“未来之根本”的项目。但该项目在1月份被取消了,因为其预期成本已从8.3亿美元上升到18亿美元。
碳的捕获并不难。二氧化碳可以跟一系列胺类化学品发生反应:低温下二氧化碳和胺产生化合反应;在较高的温度下,二者便分开。因此,燃煤发电厂在排出烟气之前,可以通过胺水清除其中的二氧化碳。更好的办法是,煤炭与水反应产生二氧化碳和氢的混合物,其中的二氧化碳比在普通烟气状态下的更易收集。当二氧化碳被过滤掉后,燃烧时燃掉的就是纯净的氢气。
但问题也随之而来。二氧化碳的清除需要是永久性的,因此很多条件必须得到满足。一个合适的掩埋点,是一个超过1000米深的岩体,这个深度产生的压力足以把二氧化碳变成所谓的超临界流体——一种更能固定储存二氧化碳的状态。但问题是岩体也必须有足够的孔隙和裂缝来容纳二氧化碳。最后,岩体还需要覆盖一层没有空隙和裂缝的岩石层,作为一个防漏盖。
到目前为止,只有三个成功的CCS项目正在实施中。Weyburn-Midale碳存储项目将来自北达科他州的一个煤炭气化厂的二氧化碳埋入加拿大萨斯喀彻温省一个枯竭的油田之中;阿尔及利亚的萨拉赫气田项目,由英国石油公司(BP)承担,从当地天然气中分离出二氧化碳,并将之注射到地下;挪威石油公司,在北海海域运营着两处相似的项目。
规模的问题也令人担心。这三个示范项目,每年可以分别处理100万吨二氧化碳。但仅美国的电力行业一年就产生15亿吨二氧化碳,这意味着要找到1500个适当的埋藏地点,没有人知道美国的地质条件是不是可以承担,甚至运送这一数量的天然气也将是一个艰巨的任务。
至于成本,去年麻省理工学院发布的一份报告显示,捕获一吨二氧化碳并加压为超流体需要25美元,而每运送一吨到填埋地点需要花费5美元。因此,该报告建议,对向大气中排放二氧化碳的发电厂每吨至少应该课税30美元,这个价格基本处于政府间气候变化专业委员会(IPCC)建议的平均碳价以及欧洲的实际价格之间。Synapse Energy Economics咨询机构所做的另一个报告指出,美国的电力公司已经做好了将碳排放价格计入成本之中,价格在3~61美元一吨。中线位置为30美元。
这笔费用,无论是税费还是一种可交易的污染许可系统,将会从根本上改变能源经济的格局。但即使是最乐观的碳存储的支持者也怀疑这能否在2020年前实现。而到了那时,无论是真正的天气还是政治气候都将会有很大的不同。