環(huán)保主義者認(rèn)為清潔煤是一個(gè)神話(huà)。事實(shí)也的確如此，每年80億噸煤炭消耗所帶來(lái)的后果讓我們這個(gè)地球不堪重負(fù)。未來(lái)，它會(huì)不會(huì)變得更清潔一些。

這些問(wèn)題已經(jīng)不是什么新鮮事。借用經(jīng)濟(jì)學(xué)家的委婉說(shuō)法，煤具有明顯的“外部經(jīng)濟(jì)效果”，也就是說(shuō)它會(huì)將高昂成本轉(zhuǎn)嫁于社會(huì)。它是我們所擁有的最臟、最致命的能源。但同時(shí)，它又是我們所依賴(lài)的最便宜的能源。

因而，時(shí)下的主要問(wèn)題并不是煤能不能成為“清潔能源”，而是能否讓它變得足夠清潔，因?yàn)檫@不僅可以避免地方性災(zāi)難，而且也有助于防止全球氣候的急劇變化。

去年6月，在一個(gè)悶熱潮濕的日子，美國(guó)總統(tǒng)貝拉克·奧巴馬在華盛頓特區(qū)就氣候變化問(wèn)題發(fā)表了演說(shuō)。這次演說(shuō)是美國(guó)煤炭和電力行業(yè)最擔(dān)心的，同時(shí)又是環(huán)保主義者最為期盼的。奧巴馬表示，到2014年6月，美國(guó)環(huán)保署（EPA）將會(huì)起草新的規(guī)定，“中止發(fā)電廠無(wú)限制地向空中排放碳污染物?！边@些規(guī)定將會(huì)納入到《清潔空氣法案》中，而該法案的出臺(tái)與當(dāng)年的多諾拉事件有很大關(guān)系?；谶@項(xiàng)法案，美國(guó)電廠排放的二氧化硫、一氧化氮和煙塵粒子已經(jīng)大大降低，但導(dǎo)致全球氣候變暖的主因，即二氧化碳的排放量卻未得到有效遏制。

近年來(lái)，廉價(jià)的天然氣已經(jīng)減少了美國(guó)對(duì)煤的需求，但在世界其他地區(qū)，尤其是中國(guó)，煤的需求仍在上升。在充滿(mǎn)不確定性的未來(lái)，北極融化的速度、海平面上升的高度以及熱浪的強(qiáng)度等等，都與煤的燃燒有著重大關(guān)系。我們是不是要繼續(xù)燒煤，繼續(xù)無(wú)節(jié)制地排放碳？或者，我們像對(duì)待化石燃料中的硫和氮一樣，尋找方法將排放出來(lái)的碳捕獲，然后存儲(chǔ)于地下？

每年，從登山者電廠數(shù)百英尺高的大煙囪中都會(huì)排出六七百萬(wàn)噸的二氧化碳，但無(wú)論是電廠還是用戶(hù)，都無(wú)需為此埋單。碳之所以會(huì)被無(wú)節(jié)制地排放，原因就在這里，而且目前美國(guó)也沒(méi)有任何法律明令禁止這種行為。不過(guò)，美國(guó)眾議院在2009年夏已經(jīng)通過(guò)了一項(xiàng)法案，未來(lái)有可能上升為法律。值得稱(chēng)贊的是，美國(guó)電力公司已決定提前采取行動(dòng)。

2009年10月，登山者電廠發(fā)起了開(kāi)創(chuàng)性的碳捕獲實(shí)驗(yàn)。鮑威爾是具體的負(fù)責(zé)人。在他看來(lái)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，無(wú)非就是燒煤、制造蒸汽，然后驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。但真正操作起來(lái)，事情就復(fù)雜了。美國(guó)電力公司在電廠后側(cè)建了一座化工廠。登山者電廠大約1.5%的排煙經(jīng)由該廠冷卻，導(dǎo)入會(huì)吸收二氧化碳的碳酸銨溶液中。這些二氧化碳經(jīng)強(qiáng)力壓縮后，會(huì)注入到俄亥俄河岸下方約1英里處的多孔砂巖層內(nèi)。
這個(gè)系統(tǒng)是有效的。在接下來(lái)的兩年里，美國(guó)電力公司捕獲和存儲(chǔ)了超過(guò)3.7萬(wàn)噸的純二氧化碳。這些二氧化碳仍被埋在地下，而未飄逸到空中。雖然該數(shù)字僅相當(dāng)于登山者電廠排放物的0.25%，但這只是一個(gè)開(kāi)始。美國(guó)電力公司計(jì)劃擴(kuò)大規(guī)模，捕獲該電廠四分之一的排放物，折合計(jì)算就是一年150萬(wàn)噸二氧化碳。該公司已同意投入3.34億美元，而美國(guó)能源部（DOE）也承諾給予同等額度的補(bǔ)助。不過(guò)，這項(xiàng)協(xié)議能不能實(shí)施下去，取決于美國(guó)電力公司能否收回這筆投資。自氣候變化立法在參議院遭否決后，州所在地公用事業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)表示，公司不得為法律所未要求的技術(shù)而向用戶(hù)收取額外費(fèi)用。

2011年春，美國(guó)電力公司中止了這一計(jì)劃。隨后，密集的管道、水泵和水槽被拆除。就登山者電廠的該套系統(tǒng)而言，雖然規(guī)模很小，但卻是世界上首個(gè)直接捕獲和存儲(chǔ)燃煤電廠二氧化碳的系統(tǒng)，而且吸引了數(shù)百名來(lái)自世界各地的參觀者?！斑@套程序確實(shí)有效，很多參觀者都受到了啟發(fā)?！滨U威爾說(shuō)，“不過(guò)，要想恢復(fù)這個(gè)計(jì)劃，我們還需要其他方面的突破。”這些突破首先是監(jiān)管上的突破—比如奧巴馬去年夏天在演說(shuō)中所做的承諾。當(dāng)然，技術(shù)上的突破也會(huì)有所助益。

對(duì)批評(píng)者來(lái)說(shuō)，捕獲和存儲(chǔ)二氧化碳或?qū)⒍趸肌案綦x”在地下多孔巖層中，聽(tīng)起來(lái)就像是天方夜譚。但在過(guò)去的30年里，美國(guó)能源部在該技術(shù)研發(fā)和測(cè)試上的投入已經(jīng)達(dá)到65億美元。就石油行業(yè)而言，在過(guò)去的40多年里，壓縮后的二氧化碳被注入到枯竭的油田中，藉此把困于地下的殘余石油逼到地表。在加拿大的大平原區(qū)，這已經(jīng)發(fā)展成為世界上最大規(guī)模的地下碳存儲(chǔ)業(yè)務(wù)之一。

自2000年以來(lái)，北達(dá)科他州的一座煤氣化廠已經(jīng)捕獲到了超過(guò)2000萬(wàn)噸二氧化碳，并將其輸送到200英里之外的加拿大薩斯喀徹溫省。在那里，加拿大石油公司西諾沃斯能源將這些二氧化碳注入到韋伯恩和米達(dá)爾油田的深處?；谶@種新的技術(shù)，每一噸的二氧化碳可以從儲(chǔ)油巖層中溶出兩到三桶原油，而溶出原油的二氧化碳則被重新存儲(chǔ)，截留在距離地面約1英里的密閉的頁(yè)巖層和鹽巖層內(nèi)。

它們能被封存多久？一些自然沉積的二氧化碳已經(jīng)在存儲(chǔ)地封存了數(shù)百萬(wàn)年之久。實(shí)際上，有些二氧化碳還被開(kāi)采出來(lái)賣(mài)給石油公司。但如果二氧化碳大規(guī)模外泄，那么這將會(huì)對(duì)人和動(dòng)物造成致命危險(xiǎn)，尤其是當(dāng)二氧化碳被集中封存在密閉空間中時(shí)。不過(guò)，科學(xué)家認(rèn)為，災(zāi)難性外泄的可能性微乎其微。

他們擔(dān)心的是長(zhǎng)期的少量外泄，因?yàn)檫@將會(huì)使整個(gè)計(jì)劃失去意義。斯坦福大學(xué)地球物理學(xué)家馬克·澤貝克和史蒂文·格雷里克認(rèn)為，如果存儲(chǔ)地的巖層易碎且存在斷層——在他們看來(lái)，大多數(shù)存儲(chǔ)地都是如此，那么注入二氧化碳可能會(huì)引發(fā)小規(guī)模地震，而即便地震沒(méi)有引發(fā)其他災(zāi)害，也可能會(huì)造成上方頁(yè)巖斷裂，致使二氧化碳逃逸。澤貝克和格雷里克認(rèn)為，碳存儲(chǔ)是一個(gè)“成本高昂且充滿(mǎn)風(fēng)險(xiǎn)的策略”。但即便是他們，也認(rèn)為碳可以有效地存儲(chǔ)在某些地點(diǎn)，比如北海的斯萊普耐爾氣田。在過(guò)去的17年里，挪威國(guó)家石油公司每年把大約100萬(wàn)噸的二氧化碳注入到海底之下約半英里處的富含鹽水的砂巖層中。由于這里巖層的空間非常大，即便注入如此多的二氧化碳也沒(méi)有提高它的內(nèi)部壓力，而且也從未出現(xiàn)過(guò)地震或外泄跡象。

歐洲研究人員預(yù)計(jì)，北海海底可以?xún)?chǔ)存歐洲所有電廠運(yùn)營(yíng)100年所排放的二氧化碳。據(jù)美國(guó)能源部表示，美國(guó)地下也有類(lèi)似的“深鹽水層”，足以存儲(chǔ)全美電廠運(yùn)營(yíng)超過(guò)1000年所產(chǎn)生的二氧化碳。

挪威國(guó)家石油公司注入斯萊普耐爾氣田的二氧化碳不是燃燒的產(chǎn)物，而是它從海底鉆取的天然氣中所含的不純成分。在將天然氣輸送給客戶(hù)之前，公司必須先把里面的二氧化碳分離出來(lái)。過(guò)去，它都直接把這些不純物質(zhì)排到大氣中。但從1991年起，挪威開(kāi)始征收碳稅，目前稅率約為每噸65美元，而挪威國(guó)家石油公司只要付出17美元，就能將二氧化碳再次注入到海底之下。因此，在斯萊普耐爾，碳儲(chǔ)存比碳排放要便宜得多，而這也正是挪威國(guó)家石油公司投資該項(xiàng)技術(shù)的原因。時(shí)至今日，它的天然氣業(yè)務(wù)仍保持著豐厚利潤(rùn)。

燃煤電廠的情況就不同了。二氧化碳是從煙囪中排放出來(lái)的混合氣體的一部分，而且電力公司并沒(méi)有捕獲它的經(jīng)濟(jì)誘因。正如登山者電廠的工程師所發(fā)現(xiàn)的，在任何有關(guān)碳的捕獲和儲(chǔ)存計(jì)劃中，捕獲都是成本最高的一環(huán)。在登山者電廠，二氧化碳吸收系統(tǒng)占地14英畝，整個(gè)裝置相當(dāng)于一棟十層樓高的公寓，但即便是如此規(guī)模，它所捕獲的也只是極少量的碳。吸收劑必須加熱才能釋放出二氧化碳，而二氧化碳還必須經(jīng)過(guò)高度壓縮才能存儲(chǔ)。

這些能源密集型的程序?qū)е铝斯こ處熕^的“附加載荷”：若想捕獲燃煤電廠排放出的全部碳，可能要耗費(fèi)總能源產(chǎn)出的30%。

減少這種高昂成本的方法之一就是在煤炭燃燒之前先把它氣化。氣化不僅可以提升發(fā)電效率，而且還便于分離二氧化碳。在美國(guó)密西西比州的肯珀縣，就有這樣一座正在興建的電廠。該電廠已將二氧化碳的捕獲納入設(shè)計(jì)之中，所以在燃燒之前，煤炭會(huì)先進(jìn)行氣化處理。
就現(xiàn)存的電廠而言，它們通常是為燃燒粉煤而設(shè)計(jì)的，所以就得另尋他途。構(gòu)想之一是，在純氧而非一般空氣中燃燒煤炭，這樣產(chǎn)生的煙氣成分相對(duì)單一，便于分離二氧化碳。在美國(guó)能源部位于西弗吉尼亞摩根敦的國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，研究員杰奧·理查茲正在研發(fā)該技術(shù)的高階應(yīng)用。

理查茲說(shuō)，由于從空氣中制造純氧的成本非常高昂，所以他使用鐵等金屬捕獲空氣中的氧，然后再把氧輸送到燃煤區(qū)。從理論上講，化學(xué)鏈可以大大降低碳捕獲的成本。

在過(guò)去超過(guò)25年的研究中，理查茲一直在尋求更有效的捕獲碳的方法。但幾十年來(lái)，看著政客和公眾在氣候變化問(wèn)題上的不斷爭(zhēng)論，有時(shí)他也會(huì)想未來(lái)自己的解決方案會(huì)不會(huì)真正派上用場(chǎng)。相比于現(xiàn)實(shí)中的電廠，他這個(gè)試驗(yàn)中的碳捕獲系統(tǒng)小得不成比例?！皬氖挛覀冞@個(gè)行業(yè)，”理查茲說(shuō)，“你得是一個(gè)樂(lè)觀主義者才行?！?br /> 在今日的西弗吉尼亞州，隨著美國(guó)電廠開(kāi)始采用天然氣，有著上百年歷史的煤礦紛紛關(guān)閉。在美國(guó)，由于天然氣價(jià)格已幾乎降到歷史低點(diǎn)，煤炭似乎已經(jīng)成為明日黃花，因此投資發(fā)展先進(jìn)的煤炭技術(shù)似乎有些不合時(shí)宜。但在中國(guó)的榆林市，人們的看法卻不一樣。
榆林位于陜西省，坐落在內(nèi)蒙古鄂爾多斯盆地東緣，距北京約500英里。有著300萬(wàn)人口的榆林雖然氣候條件惡劣，但卻擁有豐富的礦產(chǎn)資源，其中就包括中國(guó)儲(chǔ)量最大的幾個(gè)煤礦區(qū)。在這里，煤被認(rèn)為是一種推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的燃料。

榆林周?chē)纳迟|(zhì)高原上矗立著一根根高聳的燃煤煙囪，龐大的煤炭加工廠以及駐廠員工的宿舍在沙漠中綿延數(shù)公里。雖然煤為中國(guó)提供了大約80%的電力，但它的用途卻不止于此。由于儲(chǔ)量豐富，它還被用來(lái)制造數(shù)十種工業(yè)化學(xué)品和液態(tài)燃料。

煤炭也使得中國(guó)成為世界上二氧化碳排放量最多的國(guó)家，但就人均排放量來(lái)看，美國(guó)還是遙遙領(lǐng)先。目前，雖然中國(guó)尚未大幅減少煤炭使用，但與過(guò)去相比，它已經(jīng)更清楚地認(rèn)識(shí)到了燃煤帶來(lái)的高昂代價(jià)?！霸谶^(guò)去的10年里，”加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校環(huán)境政策研究員黛博拉·塞利森說(shuō)，“中國(guó)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受關(guān)注，已經(jīng)從先前排不上議事日程轉(zhuǎn)變成優(yōu)先考慮的事項(xiàng)。”公眾對(duì)空氣質(zhì)量的抱怨，再加上政府對(duì)氣候變化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的提高以及對(duì)能源安全和技術(shù)優(yōu)勢(shì)的渴望，使得中國(guó)加大了對(duì)可再生能源的投入，規(guī)模達(dá)數(shù)千億美元之巨。同時(shí)，中國(guó)也在推動(dòng)建立超高效能的燃煤發(fā)電廠，推廣更便捷和更實(shí)惠的碳捕獲方法。

這些努力不但吸引了外資，也招來(lái)了外國(guó)專(zhuān)家。比如，美國(guó)太陽(yáng)能工業(yè)協(xié)會(huì)前主席就擔(dān)任過(guò)世界最大煤企神華集團(tuán)下屬的北京低碳清潔能源研究所的所長(zhǎng)。戴維斯說(shuō)，他來(lái)中國(guó)，是因?yàn)橹袊?guó)政府對(duì)改善空氣質(zhì)量和降低二氧化碳排放量作出了“堅(jiān)定承諾”?！耙雽?duì)碳排放施加最大影響，”他說(shuō)，“那你就要去碳排放量最多的國(guó)家?！?

環(huán)境工程公司阿米那的創(chuàng)始人威爾·拉塔是移居北京的美國(guó)人，與中國(guó)的電力公司合作密切?！疤拱字v，中國(guó)的煤很便宜，儲(chǔ)量也很大，而替代能源還需要幾十年的時(shí)間才能真正發(fā)揮作用?！彼f(shuō)，“中國(guó)已經(jīng)意識(shí)到，煤在環(huán)境上是不可持續(xù)的。所以，它正在進(jìn)行大規(guī)模投資，以便讓煤變得更清潔。”在距離北京大約85英里的天津，中國(guó)基于碳捕獲原理設(shè)計(jì)的電廠預(yù)計(jì)在2016年運(yùn)營(yíng)。這家名為“綠色煤電”的公司的最終目標(biāo)是捕獲80%的碳排放。

去年秋天，在全球煤炭消耗量與碳排放量雙雙創(chuàng)下新高之際，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布了最新報(bào)告，首次對(duì)地球的“碳排放預(yù)算”作了估算。所謂碳排放預(yù)算，就是在氣溫升幅不超過(guò)2攝氏度的情況下，我們所能排放的碳的總量，因?yàn)樵诤芏嗫茖W(xué)家看來(lái)，如果全球氣溫升幅超過(guò)2攝氏度，那么就會(huì)引發(fā)災(zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)。碳排放量的計(jì)算是從19世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)代開(kāi)始的。IPCC認(rèn)為，目前的碳排放量已經(jīng)超過(guò)了預(yù)算的一半，而按當(dāng)前的排放速度計(jì)算，不用30年我們就會(huì)用完預(yù)算。
“如果減少5%～10%的溫室氣體排放量就能解決這個(gè)問(wèn)題，那么我們沒(méi)有必要去談碳的捕獲和存儲(chǔ)?！笨▋?nèi)基-梅隆大學(xué)環(huán)境工程與科學(xué)教授愛(ài)德華·魯賓說(shuō)，“我們討論的是如何在未來(lái)的三四十年里減少全球大約80%的排放量?！?

美國(guó)基于捕集碳原理而設(shè)計(jì)的發(fā)電廠預(yù)計(jì)在今年年底啟用。設(shè)在密西西比州東部肯珀縣的煤氣化廠會(huì)捕集該廠超過(guò)一半的二氧化碳排放量，然后再把它輸送到附近的油田。對(duì)于美國(guó)能源部出資支持的這項(xiàng)計(jì)劃，環(huán)保主義者與反對(duì)政府過(guò)度支出的活動(dòng)人士均持負(fù)面觀點(diǎn)。不過(guò)，美國(guó)南方公司旗下的密西西比電力公司表示會(huì)堅(jiān)持下去。公司負(fù)責(zé)人說(shuō)，該電廠用的是密西西比儲(chǔ)量豐富的褐煤，而且產(chǎn)生的二氧化碳已有現(xiàn)成市場(chǎng)，這有助于抵消率先采用新科技的高昂成本。
然而，若政府沒(méi)有出臺(tái)關(guān)于開(kāi)征碳稅或直接限制排放量的強(qiáng)制要求，這項(xiàng)技術(shù)就不會(huì)得到推廣?！疤疾东@必須靠法規(guī)來(lái)推動(dòng)，”美國(guó)能源部太平洋西北國(guó)家室研究員詹姆斯·杜利說(shuō)。

如果美國(guó)環(huán)保署能在今年踐行奧巴馬的承諾，對(duì)已有和新建電廠的碳排放量進(jìn)行立法限制，那么碳捕獲技術(shù)才能得到真正推廣。

即便一切進(jìn)展順利，煤也不會(huì)成為清潔能源，但無(wú)可否認(rèn)，它會(huì)變得比現(xiàn)在更加清潔。與此同時(shí)，中國(guó)已經(jīng)開(kāi)始在一些地區(qū)試行市場(chǎng)導(dǎo)向型策略—這種做法美國(guó)已率先嘗試過(guò)。20世紀(jì)90年代，美國(guó)環(huán)保署根據(jù)《清潔空氣法案》限制電廠的二氧化硫總排放量，并向污染制造者發(fā)放可轉(zhuǎn)讓的“污染許可”。當(dāng)時(shí)，電力業(yè)者預(yù)言這種做法會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的經(jīng)濟(jì)后果。但相反，這個(gè)策略催生了技術(shù)的創(chuàng)新，也提升了空氣的質(zhì)量。魯賓說(shuō)，現(xiàn)在碳捕獲系統(tǒng)所處的階段，與上世紀(jì)80年代二氧化硫捕獲系統(tǒng)所處的階段差不多。一旦排放限制為這些系統(tǒng)創(chuàng)造出市場(chǎng)，其成本就會(huì)大幅降低。