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张东晓教授


　　12 月7 日到18 日，世界气候大会在 丹麦哥本哈根举行。 如今全球气候局势 不容乐观：从冰川消 融，海平面上升，到图瓦卢国土被淹，再到近 年异常天气频频出现，大自然一次又一次拉 响了全球变暖的警报。
　　其实早在今年9月，北京大学、中国地质 大学（武汉）、美国斯坦福大学和美国南加州 大学便开始了为期3年的跨国合作，研究在 中国咸水层进行大规模二氧化碳埋存的基 本问题，以发展中国碳捕集与封存技术 （ Carbon Capture and Storage，简称 CCS）， 应对全球气候挑战。
技术才是关键
“技术是解决气候问题的真正关键。”北 京大学工学院副院长张东晓教授说。这也是 包括张东晓在内的许多科学家以及技术人 员的共同看法，只有技术得到发展和应用， 才能真正减少二氧化碳的排放，使温室效应 得以减缓。张东晓在 CCS方面有十余年的科 研经验，曾在中美两国主持几个大型相关研 究项目。
　　张东晓紧接着说：“在我看来，碳捕集与 封存是近期内最有前景的技术。它技术上可 行、经济上合理，是目前最有效最便宜的减 排方法之一。”
　　碳捕集与封存技术是指将化石燃料燃 烧产生的二氧化碳收集起来，并利用各种方 法储存以减少排放的技术。
　　除了以上提到的国际合作项目，北京大 学已与美国伯克利劳伦斯国家实验室达成 合作协议，将从科学理论、数值模拟、实验室 研究三方面深入研究二氧化碳封存技术。
　　中国 CCS的研究起步相对较晚，但进展 很快。由中国华能集团公司负责的年十万吨 二氧化碳捕集工程是世界上最大的燃烧后 二氧化碳捕集示范项目。据悉，中国神华集 团公司正计划开展一个年十万吨二氧化碳 的咸水层埋存现场试验，这也将是国际上第 一套全流程（包括捕集与封存）咸水层 CCS 示范工程。北京大学工学院正与神华集团探 讨相关合作。这项研究的主要工作就是找到 一种适合中国地质特点的方案，研究内容包 括封存选址、安全性评估、封存潜力预测、注 入层位确定以及二氧化碳有效监测这五个 方面。
　　据张东晓分析，尽管提高能源效率是减 少二氧化碳排放量的最有效的方法，但因此 达到的减排量相对有限，无法满足我们节能 减排的要求。现有的世界能源结构还是处于 一种以化石燃料为主的阶段，短期内很难成 功转型为以核能、太阳能为主的能源结构。
　　“我不反对使用可替代能源，而且强调 国家应加大投资、快速发展可替代能源技 术，只是在短期内可替代能源的经济成本还 很高。比如，即使加上一吨二氧化碳的 CCS 费用（100美元），煤电的价格也只是现在太 阳能发电的成本的三分之一。为了满足当前 能源需求，我们（中国）还是要依靠燃煤，也 就是说 CCS成为现阶段减少二氧化碳排放 的关键。”张东晓强调。
　　斯坦福大学全球气候与能源项目 （ GCEP）对这项研究出资近200万美元。这 一为期3年的新项目将结合地质模型、渗流 模拟和实验研究，确定最佳的科学方案，制 定在中国咸水层中储存二氧化碳安全可靠 的方法。
　　“北京大学的研究主要是侧重于地质封 存选址、注入过程、封存机理、封存潜力以及 二氧化碳运移前沿监测，并考虑研究封存的 安全性与永久性。”由于各地地质状况具有 特殊性，针对不同的地质特点，选取的封存 地点不同。但封存地的首选主要是油田开采 后所留下的空间，这是一种天然的储库；其 次关注的是咸水层空间。“我们不能完全排 除有少部分泄漏的可能，但如果能将它控制 在很小的比例上，这是不会影响到整体的储 存状况的。”
　　
事关温室气体减排战略
选择中国在哥本哈根会议上承诺到2020年 实现单位 GDP的二氧化碳排放比2005年下 降40% -45% 。这是一种挑战，但也说明了我 国对气候问题的重视程度。显然，如果碳捕 集与封存技术能按期研发完成并得以运用， 它将极大地降低大气中二氧化碳含量，缓解 温室效应，营造一个低碳的氛围，促进中国 的科技创新和经济发展。
　　张东晓认为这套碳捕集与封存技术实 际上是治本的，因为它有巨大的经济优势， 并且技术一旦成熟就能将二氧化碳永久性 地埋藏在地底。
　　值得一提的是这项技术还有额外收益。 “在地下超过800米深的环境下，二氧化碳将 以超临界态存在，呈现一种介于气体和液体 之间的特性，”张东晓讲解道，“并且注入油 田后因压力增加和超临界态二氧化碳的物 理化学作用而与原油形成混相，使得原油的 采收率得到提高，产生额外的经济效益。”
　　这次项目由中美四校联合开展，促使各 方共同利用资源，共享信息，从而保证了碳 捕集与封存高效高质地进展，促进中美在碳 捕集与封存方面知识的双边交流和相互合 作。
　　对北京大学工学院而言，除了研究上力 求突破，他们更看重它的现实意义，这项技 术的研究与应用在未来的成功进展，关系到 国家温室气体减排大局，能使我国今后参与 减缓气候变化的国际行动具有更多的战略 性选择。 （杨小雨）