尹 然 孙丽云 张 健 张俊超

（郑州大学水利与环境学院，河南 郑州 450000）

CO2减排及固定的研究进展概述

尹 然 孙丽云 张 健 张俊超

（郑州大学水利与环境学院，河南 郑州 450000）

论述了CO2的减排措施以及实施中存在的问题，CO2的固定方法，并对CO2的减排现状进行了可行性分析。通过研究分析国内外研究进展认为：利用玄武岩固定CO2将成为行之有效地方法之一。

CO2；减排；玄武岩固定

自18世纪60年代英国发生工业革命以来，人类向大气中排放的CO2等温室气体逐年增加，由此引发的大气温室效应也越来越严重，产生了引起全世界关注的全球气候变暖等一系列严重问题。其中CO2对全球变暖的作用占整个温室气体的50%。给世界各地带来的影响非常恶劣，例如肺中的荒漠面积不断增加，加拿大和俄罗斯的冰原加快融化，海平面上升，一些地区遭受热带风暴，给社会和经济带来严重的负面影响[1]。

从资源集约化角度来看，CO2是一种天然、丰富、廉价、无毒的碳源，回顾化工发展历史可以发现许多CO2的应用，如碳酸饮料、尿素、聚碳酸酯等。因此，从废气中更有效率的固定、回收CO2具有重大的意义。CO2的固定对改善温室效应、减少废气排放、充分利用资源等均有重要意义。

1 CO2的减排及实施中存在的问题

针对CO2的减排问题，国内外已有诸多措施，就其范围可分为国际层面和国内层面。国际层面减排措施主要通过国际协议及碳排放交易等措施进行实施；国内层面减排措施通过市场手段及非市场手段进行实施，其中市场手段包括征收碳税、碳排放交易、政府资助、制定法律等；非市场手段包括森林减排、地质减排、循环经济、新能源开发等。由表1对二氧化碳减排措施进行比较和利弊分析[2]可以看出，不同的减排措施都有各自的优点，但在一定程度上都有自己的缺陷和不足，大部分方法的成本都较高，并且一些还存在很大的风险性。如果想要实现低碳经济的可持续发展，就必须综合考虑实施的现状、条件和要求，并结合自身的优势，抓住重点，切实的做到高效、节能、减排。

2 CO2的固定方法

CO2的固定和转化已成为解决温室效应的重要手段之一。依据现有技术的特点大致可分为物理固定法、化学固定法和生物固定法三大类。

2.1 物理固定法

目前正在使用的物理固定法有：陆地蓄水层储存法和海洋深层储存法。该碳固存技术虽能相对有效地减少大气中二氧化碳的排放量，但是，一方面该法的收集、纯化、浓缩成本较高，另一方面埋存的稳定性很难得到保证，封存的CO2一旦泄露，将会对地下水、地层、海洋生物圈以及气候产生严重的影响。因此，不到万不得已尽量不要采用，需做更深入的研究以确保其安全稳定。

表1 不同二氧化碳减排措施比较表

2.2 化学固定法

CO2的化学固定法主要包括以下几类：

2.2.1 新型树脂材料的合成，利用二氧化碳和环氧化物共聚

2.2.2 CO2分离回收，利用乙醇胺一类吸收剂进行分离回收

2.2.3 制备各种羧酸或羧酸盐、碳酸酯、有机硅、有机磷化合物

2.2.4 CO2与H2、CH4、H2O、CH3OH等反应分别合成CH3OH、烯烃、碳酸二甲酯等许多有价值的化学品。

化学固定法要求较高的CO2纯度，而工业排放的CO2纯度较低，故而需要较高的富集成本，但是同时CO2的物化性质比较稳定，全球CO2排放这个巨大碳源可用来解决全球资源危机并实现减排，如何降低富集成本，提升CO2纯度仍面临着巨大的挑战。

2.3 生物固定法

利用森林等自然资源固定CO2，符合自然界的碳循环，是目前为止最为安全、有效、环保的方法。虽然处理周期长，但随着我国对环保的日益重视，生物固定法这一符合自然界碳循环的方法将逐渐被研究与重视。其中微藻固定CO2的技术已较为成熟，且能做到可持续。

3 CO2减排形势分析

3.1 减排成本巨大

作为基础能源的煤资源丰富，价格低廉。新能源的适用面窄且成本较高，目前仍无法作为基础能源，同时使用石油或天然气作为基础能源亦不实际，容易使世界能源安全受到威胁。

3.2 缺乏有效地政策工具

现有或待实施的政策包括征收碳税、碳排放交易、政府资助、制定相关法律等，其实施仍有待摸索与完善，由于没有很好地借鉴，故而需要逐步探索，以达到综合协调，同步一致。

3.3 存在基础性上游产业排放量大并集中的问题

政府调控困难，政府对产业的调控，会对产业本身和下游产业造成巨大的影响。另外，减排对出口、就业、财政收入、投资、消费以及整体经济增长也存在一定影响[3]。

4 玄武岩固定二氧化碳发展前景分析

作为地壳的主要组成部分，玄武岩可能是替代沉积岩的一个不错选择。玄武岩中的镁、钙、铁等矿物质可与二氧化碳缓慢反应，在岩层孔隙中形成碳酸盐晶体，从而将碳以固体形态永久封存起来。这个反应过程也叫做“强化的风化作用”（enhanced weathering），可以捕集大量二氧化碳。皮特·麦格雷尔（Pete McGrail）说：“完成整个矿化过程不需要一千年或几百年那么久，我们的时间范围是几年到几十年而已。”在减缓全球变暖这场战役里，这足以带来积极的影响。不过就目前来说玄武岩封存二氧化碳的能力需要进一步测试，但就其长期储存的效果来说，具有极大的发展前景。

5 结语

当前碳储藏方案（将二氧化碳注入多孔沉积岩，如砂石）的主要症结：二氧化碳最终还是可能逃逸出来，返回地面，进入大气层，进而加热地球。不过，碳封存目前所面临的最主要的障碍不是技术上的，而是政策上的。如果缺乏经济激励，这种（或其他任何）碳封存手段将很难得到推广。CO2的减排及固定任重而道远，如何制定出行之有效地措施及固定方法具有重要的战略意义。

[1]江怀友，沈平平，王乃举，等.世界二氧化碳减排政策与储层地质埋存展望[J].中外能源，2007（12）：7-12.

[2]姜砺砺.当今二氧化碳减排措施的综合分析与比较[J].能源研究与信息，2010（1）：15-20.

[3]郑新业.全球二氧化碳减排形势和策略[J].国际观察，2010.

X51

A

1671-0037（2014）11-92-2

孙丽云（1969-），博士，副教授，研究方向：建筑给水排水教学及工程实践。