一、 我国面临的温室气体减排的严峻形势
　　随着工业化进程和经济社会的发展，燃烧化石燃料所导致的空气污染和温室效应已严重地威胁着人类赖以生存的地球环境。因此，全球气候变暖和温室效应是各国可持续发展面临的共同挑战，解决方法是寻求成本低且有效的方案来减少二氧化碳的排放。
　　目前，我国正处于经济快速发展期，对能源需求巨大。在1980 年至2000 年期间，我国以能源翻一番支撑了国内生产总值翻两番。高强度的能源使用导致温室气体的大量排放。据估计，到2008 年中国的二氧化碳排放量将超过美国，位列世界第一。以减少温室气体为宗旨的《京都议定书》已于2005 年2 月16 日正式生效。尽管该议定书没有规定包括中国在内的发展中国家在2012 年前的具体减排量，但胡锦涛主席在2007 年APEc 峰会上的讲话，明确地表明了作为一个负责任大国必须承担的国际义务的立场和态度。2012 年全球气候变化东京议定书第一阶段将结束，2009 年将在印度尼西亚巴厘岛举行联合国大会，届时将讨论第二阶段东京议定书的实施计划和各成员国的主要责任和义务。中国在减缓全球气候变暖的行动中必将承担国际义务和责任。未来我国减少二氧化碳排放的政治压力很大。因此，我国必须未雨绸缪，尽快制定和实施温室气体减排政策，在经济增长的同时，保证社会的可持续发展。
　　减少温室气体排放除了节约能源、利用清洁能源和清洁燃烧技术外，重要途径是二氧化碳的捕集和埋存。正如英国碳捕集埋存联盟的发起人和主管、伦敦帝国理工学院能源技术及可持续发展研究组Jon Gibbins ( 2006 ）指出：“二氧化碳捕集和埋存是我们实现对后代承担环境责任的关键”。欧盟委员会在2006 年3 月8 日发表的《欧洲安全、竞争、可持续发展能源战略》，明确地将“加大研发COZ 捕集和埋存新技术、努力减少温室气体排放”作为其一系列政策与措施之一。对于捕集的二氧化碳，当前可行的埋存方式有3 种：即地下埋存、海洋埋存，以及森林和陆地生态埋存。森林和陆地生态埋存是最理想的廉价埋存方式，但一个功率为50OMW 的燃煤电站约需2000 平方公里的森林来捕集其所排放的二氧化碳，故此方式不可能作为主要埋存方式。海洋埋存有可能是实现大规模长期埋存二氧化碳的理想方式，但有技术经济、环境影响等一系列复杂的问题有待解决，故目前尚处于探索阶段。地下埋存包括不可采煤层埋存、采空的油气层埋存、强化采油回注埋存、深部盐水层埋存等多种方式。总体而言，这些利用天然储层的埋存方式比较安全可靠，不仅应用上较灵活，而且也有较充裕的埋存能力。

　　从全球主要类型的二氧化碳埋存能力（图l）来看，地质埋存要比森林和土地捕获二氧化碳的潜力大，而且后者需要紧缺资源的支撑。2007 年APEC 峰会发表的《亚太经合组织领导人关于气候变化、能源安全和清洁发展》的宣言强调了可持续的森林管理和土地利用的重要性，并制定了到2020 年在亚太地区各种森林面积至少增加2000 万公顷的意向性目标。然而，我国为确保守住十一五期间18 亿亩耕地的“红线”，国务院最近刚刚发布了关于完善退耕还林政策的通知，暂停了1600 万亩的退耕还林计划（《新京报》，2007年9月11日），这更加剧了扩大林地面积的难度。一些发达国家为实现东京议定书的承诺目标，已经考虑将二氧化碳的地质埋存作为减少二氧化碳排放的主要手段之一，并就此开展了一系列的调查、试验和试点研究工作，取得了不少成功的经验。因此，借鉴国际经验，在我国大力倡导二氧化碳的地质埋存更具有重要性和紧迫性。
　　二、二氧化碳地质埋存的特点
　　二氧化碳的捕集和地质埋存（cathon capture and geological storage ）是利用吸附、吸收、低温及膜系统等技术将废气中的二氧化碳捕集下来，并将从发电厂、炼油厂、玻璃厂、水泥厂等大型排放源的源头捕集的二氧化碳液化压缩，用管道输送到地下深处长期或永久性“填埋”在地质体中。这种“碳捕集与埋藏地下隔离”技术有助于减少温室气体排放和控制全球变暖，有广泛应用前景。
　　二氧化碳地质埋存包括3 个环节： ① 提纯分离 ― 在二氧化碳排放源利用一定技术分离出纯净的二氧化碳； ② 运输 ― 将分离的二氧化碳输送到使用或埋存二氧化碳的地质埋存场所； ③ 埋存 ― 将输送的二氧化碳埋存到地质储集层／构造或海洋中。
　　目前二氧化碳地质埋存体包括： ① 开采的和不经济的或耗竭的油气储层； ② 深部不可开采的甲烷煤层； ③ 陆上／海上深部咸水含水层； ④ 低热比的地热储。前两种二氧化碳地质埋存方式是“增值”的直接埋存方式。通过向耗竭的油气储层和不可开采的煤层注人二氧化碳，可以提高油气储层和煤层气的回采率。目前，世界上有70 个油田通过注人二氧化碳来提高石油回采率，例如加拿大萨斯喀彻温省weum 油田运行的二氧化碳地质埋存工程。试验研究表明，注人2 倍体积的二氧化碳可以驱替一倍体积的甲烷气体，因此，向煤层中注人二氧化碳既可提高甲烷气体的回采率又可埋存大量的二氧化碳，是一种非常有前景的碳埋存技术。
　　从经济成本角度，利用目前的技术进行二氧化碳地质埋存的成本实际上并不像人们认为的那样“过高”。按照现有技术，捕集二氧化碳需要大约25％的额外燃料和购置额外的设备。这将增加30％一40％的发电成本。额外成本看起来似乎很高，但平均下来，每吨二氧化碳的减排成本只需要25一30欧元（相当于250一300元人民币），在2006 年冬天欧盟排放权交易市场就曾经达到这个价格水平。据联合国政府间气候变化问题研究小组发表的一份报告，在源头把二氧化碳分离、压缩，每吨的成本在15一75美元之间。二氧化碳的运输成本是，每吨运输250公里需要1一8美元。掩埋成本在每吨0.5一100美元之间。以这样的经济成本计算，到2050 年，每年可将排放的1/3以上二氧化碳埋存于地下。
　　三、一些国际组织和国家政府开展二氧化碳地下埋存潜力调查评价计划
　　（一） 欧洲地质埋存二氧化碳潜力( GEsTco ）评价项目
　　欧盟在联合国气候大会一东京议定书上承诺的目标是，在2008一2012年期间年均减少8％的温室气体排放量（相对于1990年的水平），相当于每年允许排放6亿吨二氧化碳。为实现东京议定书的承诺目标，欧盟启动了“欧洲地质埋存燃烧化石燃料所排放的二氧化碳的潜力评价（GESTCO)”项目。该项目得到了欧盟第五个研究与发展框架计划资助。德国( BGR）、英国（BGS）、比利时（GSB）、希腊(IGME）、荷兰（TNO一NITG）、法国（BRGM）、丹麦与格陵兰(GEUS）以及挪威（NGU)8 个国家地质调查机构以及荷兰能源与环保局（ECOFYS）参加了该项目的研究工作。该项目的总目标是，评价欧洲地质埋存二氧化碳的潜力，为降低二氧化碳向大气的排放量而做出重大贡献，确保欧洲在环境和价格可接受的条件下得到稳定的能源供给。该项目的主要任务如下：

　　．对4 种地质埋存体埋存二氧化碳的潜力进行评价，这4 种地质储体包括：耗竭或近耗竭的石油和天然气岩储、陆上／海上咸水储集层、深部甲烷煤层、低热比的地热储，以此作为典型背景研究，为将来编制欧洲地质埋存能力图集奠定基础；
　　．对欧洲主要二氧化碳热力排放源进行编录；
　　．研究热力二氧化碳排放源的分布与有地质埋存能力的场所的藕合性；
　　．开展实际预案研究，计算出地质埋存二氧化碳的成本；
　　．建立二氧化碳地质埋存的决策支持系统，它包括二氧化碳排放源、地质埋存场所和预案研究及成本计算等一整套内容；
　　．在选择的二氧化碳排放源的关键地区，在有足够地质埋存能力的地段开展试点研究工作。由于该项目旨在提出二氧化碳地下埋存的合理性和科学理念，因此，其研究成果的主要使用群体包括： ① 制定温室气体排放政策决策者（包括联合国、欧盟和国家层次的领导者等）； ② 面临二氧化碳排放水平控制的能源公司； ③ 潜在二氧化碳地质埋存的提供方以及进行这项活动的管理者。
　　（二） 英国
　　英国地质调查局积极开展二氧化碳地质埋存的科研工作，启动了一项新的“储层地学计划”。该计划由4 部分组成： ① 储层岩石特征表征； ② 储层沉积学、岩石物理学和矿物学表征； ③ 煤层气／地下煤气化； ④ 储层的二氧化碳埋存与注人。在计划第四部分研究中，英国地质调查局参与了3 个前述的二氧化碳地质埋存国际研究与监测项目：
　　. SACA 监测项目 ― 在这个项目中，英国地调局承担了地球化学模拟和地表环境监测的任务；
　　. We 如um 监测项目 ― 在这个监测项目中，英国地质调查局主要参与了监测二氧化碳地质埋存的安全性和经济问题的研究工作。英国将利用这项研究所获得的信息和成果，调查研究北海海域下岩石埋存二氧化碳和提高蕴藏于该岩石中石油回采率的潜力；
　　. GESTCO一一英国地调局直接参与了该项目关于二氧化碳注人的耗竭的油气田和深部含水层的研究，以及二氧化碳地质埋存的经济评价工作。
　　（三） 荷兰
　　荷兰在二氧化碳地质埋存方面主要开展了两方面的研究工作。一是荷兰TNO 一NITG 与荷兰能源环境局（ECOFYS）就二氧化碳地质埋存的成本分析问题开展了合作研究。该项研究包括二氧化碳气体的提纯和压缩、向埋存地点输送二氧化碳以及向地下埋存设施注人二氧化碳的整个过程的成本分析。该项目研究是欧洲地质联盟开展的“欧洲地质埋存燃烧化石燃料产生的二氧化碳的潜力”(GESTCO）项目的组成部分。荷兰政府在GESTCO 项目中的主要作用是开发二氧化碳地质埋存的决策支持系统。预计这套决策支持系统将在2002 年下半年开始运行，并可在互联网上进人该系统。二是TNO一MTG在对挪威咸水含水层埋存二氧化碳工程的监测项目（SACA）中，承担了地震资料（1999 年）解译和重建二氧化碳地下埋存构造几何形态的任务。这项研究将帮助研究人员建立准确表征二氧化碳地下行为的模型。
　　（四） 加拿大
　　加拿大地质调查局实施了二氧化碳地质埋存潜力评价计划，重点调查沉积盆地中主要二氧化碳排放点源附近地区的二氧化碳地质埋存潜力。该计划还开展了加拿大煤层埋存二氧化碳的潜力调查评价项目。艾伯塔省生产的化石燃料占加拿大总产量的80 ％以上，电力生产主要以煤为燃料，产生了大量温室气体。同时，石油和天然气生产、加工和运输所产生的温室气体排放也占有很大比例。艾伯塔省的二氧化碳排放量仅次于安大略省，位居加拿大第二位。因此，艾伯塔省政府非常重视开展二氧化碳地质埋存潜力的调查研究工作。艾伯塔地质埋存二氧化碳的潜力很大，温室气体排放的点源附近大多数具有适宜于埋存二氧化碳的地质场所（包括咸水含水层和深部煤层）。经研究估算，艾伯塔省长期地质埋存二氧化碳的能力超过600 亿吨，理论上可以满足未来艾伯塔省温室气体排放埋存的要求。
　　在艾伯塔省能源部和环境部、加拿大自然资源部、TransAlta 公共事业有限公司和Edmonton 电力公司的资助下，艾伯塔省研究委员会开展了艾伯塔省二氧化碳地质埋存潜力调查评价研究项目。该项目对深部咸水含水层、适于利用二氧化碳提高回采率的耗竭油气储层进行了调查研究，并估算了它们埋存二氧化碳的潜力。在1999一2000年期间，在艾伯塔省的Fenn一Big河谷地区还开展了利用二氧化碳提高煤层气回采率的试验研究项目。该项目得到了艾伯塔省政府、加拿大、美国、英国、澳大利亚和荷兰政府以及15个以上石油公司的赞助支持。
　　（五） 美国
　　化石燃料在美国能源供应中具有举足轻重的作用。美国一半以上的电力生产依赖于煤炭。尽管美国是两个没有签订《京都议定书》的发达国家之一，但美国政府还是重视二氧化碳减排和碳埋存的研究工作。美国能源部与化石能源办公室和科学技术委员会在1999年4月联合拟定了“碳埋存科学计划”。该计划旨在开发提高陆地和海洋碳埋存能力的新技术，到20 巧年以后抵销美国所有温室气体排放的增长，并将碳埋存的成本从目前的100一300美元／吨降到2015年的5一10美元／吨。如果这个目标能够实现，将可节省数千亿美元。预计到2030 年，二氧化碳埋存方案将使美国每年减少1.45亿吨的碳排放，使世界每年减少2.7亿吨的碳排放。
　　该计划的近期目标是调查评价美国碳埋存潜力；中期计划目标是开展碳埋存的试点研究监测工作，其中包括“增值”的碳埋存，即通过注人二氧化碳提高石油和深部无法开采的煤层气的回采率；长期目标是使碳埋存技术走向完全成熟。该计划2000一2002 年的研发经费见表1。

　　目前，美国政府正在距离休斯顿东北75公里处对该技术进行试点评价研究。工程人员在距地1.5一2公里的地下将700吨二氧化碳气体注人砂岩中。砂岩广泛分布在全球各个地区，并且非常靠近储藏有石油的地层。将二氧化碳气体集中埋存在地下砂岩中具有广阔的前景。美国研究人员通过仪器观测计算一年的时间二氧化碳从岩石中逃逸到大气层中的数量，以此确定何种砂岩最适合用于存储二氧化碳气体，以及美国境内哪些区域比较适于实施这项计划滕信，2006年10月27日，中国国土资源报）。尽管利用深部咸水含水层埋存二氧化碳不会产生“价值增加”的副产品，但这种方法仍有其优势： ① 潜力大，据估计，美国深部咸水含水层埋存二氧化碳的潜力在5 亿吨左右； ② 在美国现有的大多数二氧化碳排放源附近都有深部咸水含水层分布，有利于实现美国的“低成本零排放”的二氧化碳埋存战略。
　　（六） 日本
　　日本每年大约要排出13 亿吨二氧化碳，因此日本政府十分重视减轻温室效应的有效途径。虽然挪威、阿尔及利亚、加拿大这些国家都在尝试地下埋存二氧化碳的方法，但日本经济产业省称，日本的方案是最先进的。日本经济产业省的官员Masahiro Nishio 说，到2020年，日本每年掩埋的二氧化碳数量争取达到2亿吨，这将减少日本1/6的大气二氧化碳排放量。该方案目前仍处于研究阶段。在二氧化碳能够被存储在地下以前，潜在安全问题也是需要论证的问题。大地震以及岩石裂缝最终可能导致数以吨计的二氧化碳被排放到空气中。联合国政府间气候变化小组认为，如果二氧化碳能够被正确存储，那么它能够稳定地存放1000年。另一个重要因素是高昂的费用，将二氧化碳埋人地下的费用高达每吨52美元。Nishio称，到2010年，这一方案努力将费用减到现在的一半。日本参议院全体会议2007年5月23日通过了新修订的《海洋污染及海上灾害防止法》，允许把工厂等排放出的二氧化碳封存在海底适宜的埋存库、废弃的油气田或岩层中。新修订的法案规定，封存二氧化碳必须在进行环境评估以及可持续监测的前提下获得环境大臣的许可，而且每5 年要重新审核，更新许可。日本从20 世纪90 年代初就一直进行有关深海封存二氧化碳的技术试验研究，取得了一定成果。海底二氧化碳封存技术也已成为日本政府海洋开发技术发展战略的一部分。
　　四、世界“碳埋存”实施项目进展
　　（一）加拿大weYBum 油田二氧化碳注入项目
　　加拿大能源大省萨斯喀彻温省在严格监管油田矿区开采对环境所造成影响的同时，积极探索二氧化碳的处理方法。目前在该省境内weybum 油田开展了世界上最大的二氧化碳回灌和检测项目。该项目的研发由萨斯喀彻温石油技术研究所负责，得到了国际能源机构的支持。项目开始于2000 年，将在2008 年完成，总投入8000 万美元，将用价值20 亿美元的商用液态二氧化碳代替常用的水，灌人油田，以增加油田的地下压力和原油的流动性，从而便于油田的开采，增加产油量。迄今为止，已有70 万吨二氧化碳被灌人油田，根据2000 一2004 年的项目跟踪研究结果，油田的天然地质结构非常适合长期埋存二氧化碳，因此，这种方法可以把大量二氧化碳永久埋存在油田地下，从而在一定程度上解决了二氧化碳的排放对大气的污染问题。Weum 油田注入的二氧化碳来自美国北达科他州一座煤气化厂。此项目将永久隔离2000 万吨二氧化碳，并使油田增产1 . 22 亿桶石油。而美国北达科他气化公司每年因出售二氧化碳可获取3000 万美元的收人。
　　（二）美国计划零排放碳埋存煤电厂项目 ―FutureGen 计划
　　2005年12月，美国能源部与美国未来电力企业联盟（FutureGen Indust Alliance）正式签署协议，通过开展FutureGen 计划建造世界上第一座集二氧化碳捕集和封存、制氢发电为一体的煤电厂。整个项目预计耗资10 亿美元，建立一座275兆瓦的实现零排放的最洁净的燃煤示范电厂。计划预计从2009 年开始建厂，2012 年完成。许多公司都参与其中，包括英国一瑞士斯特拉塔采矿公司（xstrata PLc）、英国英美集团（Angfo American PLC）、美国皮薄迪能源公司（Peabody Ene Co 印．）、英澳公司必和必（BHP BillitonLtd . ）、力拓公司（Rio Tinio ）以及中国华能集团等。
　　（三）澳大利亚零排放碳埋存煤电厂项目 ―zeroGen 和KWinana 计划
　　ZeroGen 项目由澳大利亚昆士兰州政府所有的电力公司Stanwell co．牵头，荷兰皇家壳牌有限公司(Royal Dutch shell Plc）和美国通用电气公司(General Electric Co .）提供技术支持。该项目旨在将煤气化和二氧化碳捕集与埋存技术结合起来建立低二氧化碳排放的燃煤发电厂。将煤转化成富氢气体和高压二氧化碳，通过燃烧这种气体来驱动一台高效涡轮机发电，二氧化碳通过管道被输送到220 公里以外的地方，然后被埋存于地下含水层中。该项目可捕集和埋存其二氧化碳总排量的 70 % （每年可达42 万吨左右）。该项目仍处于可行性研究阶段。
　　2007 年5 月，英一澳力拓公司（Rio Tinto）和英国石油公司（BP PLC）公布了投资20 亿澳元（约合15亿美元）在澳大利亚西部兴建煤炭发电厂“Kwinana”的计划。计划将充分利用碳捕获及埋存技术来减少二氧化碳排放，每年将有400万吨的二氧化碳被安全存放在海底岩层中。该项目最终的投资决策可能到2011 年才能做出，运营要3 年以后才开始。该项目的气化设备和电厂将坐落于佩斯市以南45公里的Kwinana ，比邻BP 的炼油厂和力拓公司的Hlsmelt （直接熔融还原炼铁）工厂。电厂的低碳电力生产能力将达到500兆瓦，可以满足50万居民用户的电力需求。而产生的90％二氧化碳将被捕获并永久地埋存于地下岩层中。目前，力拓公司和英国石油公司正在海上进行地震研究，以更深人地了解将用以掩埋二氧化碳的岩层。这个项目的规模将是zer0Gen的5倍。
　（四）德国零排放碳埋存煤电厂试点项目
　　来自波茨坦地球物理研究中心（GFz）减少大气污染项目的专家于2006 年在德国柏林西部20 公里处的科尔钦开展了二氧化碳温室气体地下存储的试验研究。计划在科尔钦地区打 3 个800 米深的井，该地区地下深处是砂岩结构，20世纪40年代曾有公司在当地打过250一400米深的井，用来埋存天然气。研究人员当时预计到2007年初完成3个试验井的钻探，其中2个井作为测量用，另外1个井用来埋存二氧化碳。如果进展顺利，专家预计每天能向井里灌注100吨二氧化碳，在两年内达到6万吨。据GFZ专家介绍，在科尔钦地区可以埋存2000万吨二氧化碳，可以连续灌注100年。整个项目预计耗资2140万欧元，其中870 万欧元来自欧盟，590万欧元来自德国联邦政府，680万欧元来自工业联合体。每年向地下灌注100万吨二氧化碳，相当于消化掉20万辆汽车排放的尾气。
　　德国最大的电力公司RWE在2007年宣布，将在科隆附近建设一座把二氧化碳埋存在地下的新型电厂。RWE称，它将建设世界最大规模的电厂，该电厂有技术把煤转换成气体，在排出烟气过程中把二氧化碳分离，然后永久埋存。如果计划实施进展顺利，这座装机容量45万千瓦的电厂将于2014年投运。2007年下半年电厂选址将确定。RWE 希望厂址选在西部露天煤矿附近，全部投资和运输埋存二氧化碳的费用约为12亿美元。
　　五、我国开展二氧化碳捕集和地下埋存的前景
　　前面已经论述了二氧化碳地下埋存对于中国有效减少温室气体的排放具有重要意义。来自澳大利亚的初步研究结果表明，中国具有广阔的二氧化碳埋存空间。因此，我国政府应大力倡导和推进这项技术和政策，以便在不远的将来，把我国排放的二氧化碳埋存、利用起来，在国际外交和科技竞争中处于主动地位。
　　中国的一些企业和科研院所与国际有关机构合作正在开展二氧化碳捕集和地下埋存的前期评价。中国石油和中国海洋石油两家公司正在开展中国利用二氧化碳提高石油采收率的潜力调查研究。一些西方国家政府已经着手与中国合作，开展建设二氧化碳捕集工厂的前期研究工作。
　　2005年9月召开的中欧峰会确定了到2020年在中国及欧盟建立碳近零排放的煤发电项目的合作目标。设立了“英国一欧盟一中国燃煤近零排放项目”，该项目总目标是，到2020 年在中国及欧盟建设示范发电厂并实现碳的近零排放。该项目计划分3个阶段进行：第一阶段是2006一2008年探索可行性，第二阶段是2008一2010年示范项目确认与设计；第三阶段是2010一2014年建设及操作示范项目。2006年2月21日于上海召开的中欧能源会议上，英国环境、食品及农业事务部的高级顾问Bin 介绍了目前该项目进展情况。英国支持第一阶段发展，投人了350万英镑，并在欧盟第六个发展框架（FP6）下新增设了中国的研究计划。这项新增研究计划由中国科学院山西煤转化国家重点实验室承担。欧盟目前正在与中国科技部基于已签订的谅解备忘录展开合作，中国正在洽谈与碳捕集和埋存有关的科学研究和能力建设项目，而月＿数量在显著上升。2005年12月，由中国华电等能源、投资国有大企业联手组建的以研发、建设、运营我国第一个拥有自主知识产权的碳近零排放的“绿色煤电”示范电站为最终目标的绿色煤电有限公司宣告成立。新公司计划对二氧化碳收集和封存的煤基能源系统进行研究。
　　我国经济持续高速增长导致能源消费，特别是煤炭消费大幅提高，二氧化碳减排形势严峻，中国政府在国际上承担遏制全球变暖的政治压力很大。二氧化碳的地质埋存具有广阔的前景。因此，我国应大力提倡二氧化碳的地质埋存，尽快开展碳排放源周围的二氧化碳埋存地质场所潜力评价，制定相应二氧化碳地质埋存的鼓励政策和创新机制，特别是鼓励“近零”排放的清洁绿色煤电厂的兴建。加强国际合作，引进吸收西方先进二氧化碳捕集和地质埋存技术，走产学研一体化道路，开展试点研究，早日使二氧化碳捕集和地质埋存技术在我国步人实用阶段，对全球环境的改善发挥作用。