CCS相关问题探讨：1.2是否合适？

1.2.1 温室气体不仅仅包括二氧化碳

对于现在大气中增加的辐射（温室效应），60%是由二氧化碳导引起的。这里的“增加”不包括水蒸气（最大的促成因素）和火山活动等自然现象。

但是，温室气体中不仅仅包括二氧化碳。据估计，甲烷（主要来源于厌氧生物质分解和消化）的比例是20%，剩余部分是NO_x和氟化碳。后者比例的减少也是一个重要问题。

1.2.2 数量级

下面给出了一些关于能量消耗、产生和捕获二氧化碳某些方面的有效估计。

目前人类每年排放25×10⁹t二氧化碳，也就是人均3.67t二氧化碳或者说1t碳。当然，事实上人均量根据地区的不同差异很大（美国、澳大利亚和新西兰是20t/a，非洲则只有0.8t/a）。

上述的这些年排放量占大气量的0.9%左右（2800Gt二氧化碳），大概40%是被海洋和生物质所占据。现在每年大气中积累的二氧化碳有15Gt之多，也就是0.34×10¹⁵摩尔。目前占大气浓度的360ppmv^[1]（0.016mol·m^-3二氧化碳），每年二氧化碳大气浓度大概增加2ppmv。

一个（有争议的）观点认为目前总的可开采的化石碳估计是大气中碳储备量的两倍。换句话说，如果一次性燃烧完所有这些碳矿石中的碳，大气的浓度“只”将会增加两倍。

CCS最大的商业化设备的能力是每年处理1Mt的二氧化碳，也就是说相当于一个容量为300MW_e的燃气发电厂的排放量。

如果从大气中捕获二氧化碳，假设回收率为50%，那么每减少1Mt的二氧化碳，就要处理至少3000km³的大气！

由于附加的温室效应（所谓的强迫辐射）使得大气中累积的能量估计已达到陆地表面的2.5W/m²这一水平，这相当于地球发出的红外能量的1%，或人为燃烧过程释放出的能量的100倍。换句话说，如果人类能够恢复大气中可用能量的1%，能源问题就可以解决了。(https://www.xing528.com)

1.2.3 能量损耗

CCS有一个很重要的而且是不可避免的能量损耗，即应用CCS技术的时候，会需要更多的原始能量，并且这些能量最后会产生更多的二氧化碳。显然，这需要对效益进行仔细计算。分析显示，能源消耗量的高低与技术水平、尤其是发电厂中的燃烧模式息息相关。

一般对于所有的过程，最大的能量损耗来自于从运输到注入地质仓库所需要的压缩。例如，在等温条件下压缩气体至110bar（允许在环境温度下液化），这个过程大约耗能为10kJ/mol或者0.224GJ/t，这应该是热力学上的最小值。若对压缩过程进行更恰当的估计（基于具有段间冷却的分段压缩器的实际设计），二氧化碳排放量大概是0.4GJ/t，一般是发电厂生成的能量的10%。所有CCS过程都存在运输和注入的能量成本，但受距离、深度和技术等因素的影响显著，以至于无法给出典型数据。

分离过程的本身是变化的，但大多数情况下它仍是能量损耗的主要部分。很有意思的是，完全分离（在周围环境压力和温度下，其中一种成分含量是15%的理想二元混合物的可逆分离）的热力学最小值是1kJ/mol，但是即便是最好的分离过程，其能量利用率也仅仅是一个很小的百分比，以至于实际能量消耗可能要比热力学最小值高出20～50倍。

1.2.4 “可避免的碳”的概念

“可避免的碳”这个术语的定义是：一个参考发电厂所排放的二氧化碳与一个有二氧化碳捕获装置或具有相同有用输出（即电厂具有相同的净电力）的相似电厂排放的二氧化碳的差。按如上定义，“可避免的碳”实际上是“排放的避免”而非“生产的避免”。此外，燃料的开采与运输产生的额外排放（上游影响），以及下游产生的排放，例如煤灰处理等通常不计算在内。定义的可避免的碳虽然是一个简单而有用的标准，但是更完整的生命周期的评估才是一个更令人满意的方法。

1.2.5 分散的二氧化碳排放

排放的二氧化碳中的很大一部分来源很分散，尤其是汽车和房子。据统计，捕获并暂时存储的由一辆汽车排放的二氧化碳量（比如每行驶100km排放15～20kg）所使用的存储体积和重量是一个传统汽油罐的存储体积和重量的几倍。同理，一个独立住宅（例如10t/a）一个季度排出的二氧化碳量的存储也需要个相当大的容量。但是，要想捕获在这些二氧化碳，在技术上是做不到的，优先考虑从集中的来源中捕获二氧化碳才是合理的，也就是指那些燃烧化石燃料的发电厂和工厂，尤其是钢铁和水泥工业。

1.2.6 社会问题：长期安全性，法律方面，公众的接受度

就像原子能工业废料的情况一样，从一个大型的CCS工业中有可能泄露或损失大量的二氧化碳，从产生了CCS的实际效率问题以及未来生产的可靠性问题。有人认为，既然天然气已经被储存在天然储集层有几个地质时期，因此也应该可以设计出安全的长期存储二氧化碳的方法。但是，由于人类的介入而产生的事故或泄漏可能性不能被排除，这种可能性不仅来自于存储过程，还可能来自于地表的捕获过程和运输过程。在评估CCS的风险与机遇时，特别是在法律方面，应该考虑潜在的排放源。至于公众的接受度，我们必须对诸如引入什么样的许可程序以及将来由谁来长期负责等问题给出答案。