煤炭利用：让我欢喜让我忧
人类对煤炭的感情，用“爱恨交加”来形容是最贴切不过的了。
一方面，煤炭是世界最主要的能源之一。全球能源消耗总量的24％、电力供应的40％来源于煤炭。另一方面，燃煤释放的大量二氧化碳，也是全球温室气体增加的主要原因之一。燃煤释放的二氧化碳量是天然气的两倍，位居各种化石燃料之首。
从储量来看，煤是全球储量最丰富的化石燃料，人类对其利用和依赖程度正在逐步增加。世界煤研究所发布的报告指出，全球煤储量可以继续供人类使用164年，而石油储量仅够人类使用41年。据美国自然资源保护委员会估计，到2020年，全球燃煤发电厂的总装机容量将超过70万兆瓦。
煤炭的大量燃烧带来了巨大的副作用。美国普林斯顿大学的研究结果显示，目前全球每年向大气层排放70亿吨碳，这个数字是上世纪50年代的三倍，他们预计到2055年该数字还将翻一番。如果换算成二氧化碳的排放量，这一数字将会增加2．7倍！全世界二氧化碳排放量按照这种速度增长，大气层中二氧化碳的浓度将达到工业化之前的三倍，最终将导致全球气温上升到3亿年前的水平，而那时海平面比目前高出15—30米！
尽管煤炭燃烧是导致全球温室气体增加的重要原因，但人类未来的发展仍须依赖煤，这是一个无法回避的事实。因此，寻找更为清洁的煤炭利用方式，减少向大气层中排放二氧化碳的数量，已经成为人类解决这一问题的唯一出路。
尽管清洁煤技术听起来很新鲜，但实际上这项技术早已经很成熟了。普林斯顿大学“减缓碳专项行动”的研究结果表明，如果利用现有的技术成果实现一项综合性的战略，每一项具体战略计划每年减少10亿吨的碳排放量，那么在未来50年内，如果部署七项以上这样的战略计划，人类就可以实现碳排放量持续减少这一目标。
清洁煤技术：藏在深闺人不识
2005年2月，旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效，该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家，但它提出将“按照自己的方式解决排放限制问题”，拒绝加入该条约。
2003年2月，美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。该计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元，在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体排放量可以达到“零排放”的水平，即使是排放出了二氧化碳气体，也可以通过技术手段将其“存储”于地下。
显然，这是一项面向未来的重要计划。然而，科学家指出：利用现有的技术能否解决当务之急呢？答案是肯定的。
今年，美国最大的燃煤电力公司（AEP）已经选好厂址，计划建造一座新型超净洁发电厂，即集成气化综合循环（IGCC）发电厂。人们往往把IGCC看作是“新技术”，但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成，而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种煤炭气化技术。在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤，使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体，其中的杂质如二氧化硫等都很容易被除去。第二种技术是“循环”，这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用，涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。最为重要的是，相比之下，从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比当今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特·鲍威尔斯说：“我们已经对这种技术进行了深入的研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术，这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用了很多年。此外，我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此，上述两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外，美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾西法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂，从南非能源业巨人———萨索尔集团引进煤炭液化技术，工厂的设计产量为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺斯州建一个工厂，利用煤来生产天然气。在美国之外，一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂，主要使用纯净氧气来燃烧煤，以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计，拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15％—20％。但是，一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施，这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带，有足够的空间可以存储发电厂排放出来的二氧化碳，而在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司，以赚取利润。据估算，IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高出50％，前者的效率也高于后者，在形成一定规模时其成本还将会进一步下降，同时，随着设计水平和所用材料的改进其效率也将会进一步提高。此外，由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高石油产量，其废弃物的市场前景也将逐步看好。
显然，IGCC是一种成熟技术，所能带来的益处也是显著的，并且可以降低二氧化碳的排放。那么，为什么这种先进的技术不能够被广泛地采用呢？
霍华德·赫尔州戈是麻省理工学院的化工专家，他负责管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为：“技术本身并不是一个限制性因素，关键的因素是经济方面的激励”，“从技术的角度来看，我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策，在这方面将不会有太大的作为。”
捕获碳的最终“命运”：不同的选择方案
清洁煤技术关键的步骤是捕获煤燃烧后释放的二氧化碳。唯如此，才有可能阻止温室气体的排放。而妥善处理或利用那些捕获的二氧化碳，则成为科学家、世界各大能源公司孜孜不倦地探索的另一个技术课题。
将二氧化碳注入地表之下已成为当今增加石油开采量的一种常用方法，但其主要目的并不是永久性地储藏二氧化碳。因此，亟待解决的一个关键问题是：我们能否把二氧化碳安全地存储在我们想存放的任何地方？
科学家认为，最安全的办法是将捕获的二氧化碳永久地存储于地表之下的某一个地方。主要方案是将二氧化碳“注入”到地表之下并对其进行矿物化后再埋藏。这种方式的潜在威胁是，一旦这些二氧化碳最终通过其他途径被排放到大气层中，将会导致全球变暖进一步加剧。
另一个问题是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同时，人类依然增加化石燃料的消费量，那么减排的任务将会异常艰巨：这是因为对二氧化碳液化后再存储的庞大投入，要相当于人类开采原始化石燃料的投入！
美国地质学家最近的一项研究成果，给人们提出了这方面的警示。50年前，为了增加石油产量，德克萨斯州一个古油井曾被注满二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地质学家乔治·古斯瑞获得了其中一块加固水泥，发现其中的一部分已经出现了斑点，科学家推断这是由50年前存储的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蚀所致。这一结果提醒人们，海底存储的二氧化碳可能会对起加固作用的水泥产生腐蚀，利用这种方法存储的二氧化碳最终仍然有可能会被释放到大气层中。果真如此，削减二氧化碳排量所带来的暂时性好处将会消失殆尽。
然而，多数人依然对这种方法保持谨慎的乐观态度，认为人类已基本掌握了正确处理这一问题的大部分技术。截至目前，采用这种存储方法，挪威国家石油公司和达科他煤气化厂都已分别存储了2000万吨二氧化碳；阿尔及利亚的一个天然气田也存储了1700万吨二氧化碳；荷兰的一个项目则存储了800万吨二氧化碳。
联合国政府间气候变迁专家小组估计，采用适当的技术可以将所存储二氧化碳总量的99％保留100年以上，随着技术的进步，这一年限有可能增加到1000年。
除了对二氧化碳捕获后进行存储、出售给石油公司，用以增加石油产量之外，另外一种方案是利用二氧化碳生产甲醇，它是比氢气更实用的燃料。
目前，人类已经吹响了向“氢能经济”迈进的号角。但在这个过程中，除了氢气生产之外，氢气的输送和储藏都需要全新的设施，并且燃料电池技术也必须有实质性的进展。相比之下，“甲醇经济”则相对容易实现。因为利用二氧化碳和氢气生产的甲醇是一种液态能源形式，可以使用目前的设施来输送甲醇，并且甲醇经过改进后就可以作为汽车燃烧使用。
美国南加州大学洛克尔碳氢研究所所长、诺贝尔化学奖获得者乔治·奥拉赫教授是“甲醇经济”的积极倡导者，他对此充满信心。他说：“从以碳为基础的经济向‘氢能经济’过渡是一种美好的设想，但真正实现这一目标并不容易，而我们拥有大量可以循环利用的二氧化碳。”
技术应用：春天不再遥远
美国2006年《国情咨文》中指出，由于美国经济目前对石油过度依赖，必须开发新的技术减少对石油的依赖，因此提出了清洁能源研究的七项设想，认为“美国目前应该用令人难以置信的速度开展这方面的研究。”
然而，现实情况并不如此，科学家们认为：人类已经有几种很好的技术选择可以实现这一目标，核心问题是政府要在政策上进行调整。正如麻省理工学院的赫尔州戈所说：“如果没有一项公共政策来强制性规定排放碳必须付出代价，那么相对于捕获碳并存储碳而言，将二氧化碳直接排放到大气层中永远是一个实惠的选择。”
令人感到欣慰的是，全球限制二氧化碳排量的步伐已悄然迈动。欧盟去年已提出了一个“碳交易系统”，该计划正在处于试行阶段。在美国国内，尽管受到汽车制造商的种种阻挠，加利福尼亚州仍坚持提议要限制汽车的温室气体排放量。赫尔州戈相信：随着时间的推移，各国政府会采取法规措施来限制二氧化碳排放量。
毫无疑问，AEP公司的做法是超前的：做好充分的技术准备，一旦联邦政府采取措施限制二氧化碳排放量，公司就可以“有备无患”。
对于清洁煤技术，人们有理由相信：冬天到了，春天还会远吗？
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“欧盟温室气体排放交易计划”简介
2002年，欧盟批准《东京都条约》。根据该条约的要求，要逐步削减全球温室气体的排放总量，2012年排放总量要比1990年的总量减少5％。为了实现这个目标，欧盟主要依靠的是市场机制。欧盟成员国的所有公司（例如煤电厂、石油发电厂等），只要其设备在运作过程中向大气层排放二氧化碳，都将被配给一定数额的“法定限排量”，这一指标是该公司每年免费向大气层排放温室气体的最高限量。欧盟规定，各公司之间可以相互有偿转让“法定限排量”。也就是说，每一个公司都可以根据自己的实际排放情况，通过市场机制向其他公司购买或者出售一定的“法定限排量”。
从理论上讲，二氧化碳“法定限排量”交易市场提供了一种激励机制，它鼓励各公司降低自己的二氧化碳排放量，把排放量控制在自己的法定限额之内，避免花费额外的资金购买超标的排放量，并尽可能地将自己“法定限排量”的剩余部分卖给其他公司。2005年1月，欧盟开始实施这一“温室气体排放交易计划”，但是，目前竟然遇到了一个当初未曾预料到的问题。
最近，挪威一家名为“点碳”（Pointcarbon）的研究公司的一份报告指出，截至今年5月，欧盟一些成员国和其总部披露的一些数据显示，在“温室气体排放交易计划”实施的第一年中，大多数欧盟成员国向本国公司配发的“法定限排量”多于他们的实际需求，各国配定的法定限排总量比实际排放总量还多6700万吨，相当于比实际排放总量多3．4％。这一结果使市场交易双方大为困惑，并引起了连锁反应。自上述计划实施以来，欧盟的温室气体法定限排量交易市场稳步增长，消息披露后法定限排量的交易价格骤降：从原来的每吨30欧元猛跌到10欧元以下。
欧盟法定限排量交易价格的猛跌，意味着各公司消减其温室气体排放量的动力也相应减少。
对此，瑞典查莫斯大学物理资源理论教授克雷斯蒂安·阿扎尔认为，欧盟在配定“法定限排量”方面过于慷慨。由于在2007年底之前为上述计划的“试验期”，因此2007年之前欧盟在限制温室气体排放量方面不大可能取得实质性的进展。要实现既定的排放量目标，欧盟真正要做的则是减少各国政府配给的“法定限排量”。
提高能效是减排的最佳途径
美国普林斯顿大学“减缓碳专项行动”的研究结论认为，利用目前节能效率最高的商用建筑和民用住宅建筑技术，就可以大大削减二氧化碳的排放量，削减量最多可相当于800座10亿瓦特级的发电厂所排放的二氧化碳量。此外，如果将目前汽车的效率提高一倍（利用现有技术就有可能做到这一点），则可以取得同样的效果。因而，如果这两种措施双管齐下，每年减少的二氧化碳排放量，则相当于1600座10亿瓦特级的煤发电厂所排放的二氧化碳量，远远超过了全球现有煤电厂的总数！
很显然，即便我们部分地采取了上述措施，所带来的效益也是非常可观的。那么，为什么能源利用效率无法根本提高，二氧化碳排放量与日俱增呢？问题到底出在哪里？
美国劳伦斯国家实验室负责建筑效率研究项目的科学家斯蒂芬·塞尔库韦特兹对此做出如下的生动解释。
在某能源公司的会议室里，5名大权在握的人做出决定：投资数十亿美元建造一座发电厂，这样就可以为25万个家庭提供电力服务。此决定做出后，25万个家庭也确实因此受益。但是，为实现节能目标，让这些家庭每家都更换10个节能灯泡、购买一台更为节能的电冰箱和空调机，这些工作努力将会是非常巨大的工作量。
美国能源效率联盟的研究结果显示：政府将能源税收的大部分用于支持能源（尤其是化石燃料）供应环节，只有14%%用于提高效率和减少消耗。前者的最终后果是不断增加二氧化碳的排放量，后者则是减少了排放量。即便如此，从成本的角度来看，后者所产生的效益等于甚至好于前者。
我们可以从照明的角度来考察节能的效果。在美国，煤发电占全国电力供应的一半，商用建筑和民用住宅建筑占美国电力消耗总量的三分之二。在各类商用建筑所消耗的电力中，35%%用于照明，而照明用电占民用住宅耗电量的20%%。塞尔库韦特兹指出，如果积极采取节能措施，例如选择更好的建筑设计方案、效率更高的光源以及更为敏捷的传感和控制系统，每年所节约的用电量就相当于40座10亿瓦特级发电厂的发电量。这样，就可以很容易地将商用建筑照明用电量减少一半。
毫无疑问，在提高能源利用效率方面的投入最终将带来可观的效益。美国立研究院2001年的一项研究发现，能源部曾对3个小型节能研究项目进行资助，其最终成果分别是荧光灯用的电子镇流器、冰箱节能压缩机和低辐射窗罩，并且都得到了广泛应用，当时已累计实现的节能费用就高达300亿美元。
然而，美国政府好像对此视而不见，并没有表现出任何改变其政策支持重点的迹象。在政府提出的2007年预算草案中，用于提高能效的研究经费遭到进一步削减，能源部能源效率和再生能源办公室的预算额为5．17亿美元，比上一财年减少了1．12亿美元。此外，对提高能效研究方面的有关激励也将会进一步减少。
（来源：阿里巴巴化工价格库）
