二氧化碳的新用途：水泥厂不是高排放企业

上一篇 / 下一篇 2010-08-29 10:18:30

太阳能量主要以光的形式到达地球，其中大部分被吸收，并通过各种方式转化为热量，热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中，氮和氧所占的比例是最高的，它们都可以透过可见光与红外辐射。二氧化碳对光辐射没有阻碍，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过，就像温室的玻璃顶罩一样，能量进来容易出去难。大气中的二氧化碳越多，对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象就叫做温室效应。

据新出版的美国《科学》杂志报道，在美国政府高达7870亿美元的经济刺激计划中，34亿美元将用于能源研究，而其中的绝大部分被指定用于化石燃料的研究，资助以工业化规模捕捉燃煤电厂或石油精制所产生的二氧化碳，并将它们深埋于地下的试验项目。这笔经费相当于美国能源部目前每年用于这类研究的经费的5倍。

如今，公众将二氧化碳减排的希望更多地寄托于技术。2007年，美国麻省理工学院（MIT）的一项重要研究认为：对美国和中国这类储碳量丰富的国家来说，关键的促成技术能够让这些国家在燃烧其丰富的化石燃料的同时，减少二氧化碳排放量。但是，这类技术价格昂贵。几位专家估计，目前每捕获和储藏1吨二氧化碳的费用是60美元。因此，除非有法律或法规的强制作用，如二氧化碳税等，否则，燃煤电厂不太可能大规模地采纳这些技术【1】。

目前从世界各国看，二氧化碳捕集与封存（CCS）技术被认为是短期之内应对全球气候变化最重要的技术之一。该技术是通过一定的化学反应将二氧化碳捕捉起来，使之不排放到大气中，再经过压缩、运输，将其封存在枯竭的油田和天然气井或者其他安全的地下场所，以备适时开发应用。但该技术成本大，风险也大。而推广二氧化碳的再利用可能更现实。

据了解，CCS技术只适用于一些二氧化碳纯度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程。西安热工院总工程师许世森告诉记者，CCS技术本身非常耗能。发电厂做这样的项目，发电成本起码要提高20%～30%，发电效率要降低8～10个百分点。

　　除了将捕集的二氧化碳埋起来封存外，还有没有其他办法将收集到的二氧化碳进行处理呢？中国工程院院士金涌在近日召开的第九届中国经济论坛上提出了一个建议：从中国的情况来看，推广二氧化碳的再利用可能更现实【2】。

金涌认为，我们开展碳利用的空间很大。比如我国水泥年产能约13亿吨，占全球的一半左右。这里面就存在很大的二氧化碳再利用空间。金涌的思路是，烧水泥的时候分解碳酸钙，会生成大量的二氧化碳，再将二氧化碳耦合一个碳变成一氧化碳的放热反应，不完全燃烧一部分碳，生成一氧化碳。同时用热量把二氧化碳通过碳还原成一氧化碳，这样就可以把生产水泥过程中释放的二氧化碳变成一氧化碳。一氧化碳再往下利用，可以与氢合成甲烷、甲醇。现在国内外正在研究用甲醇做乙烯、丁烯、丙烯。我们可以先做甲醇，用甲醇做乙烯、丙烯、丁烯，同时也可以用甲醇做甲苯、乙苯、二甲苯。如果“三烯”、“三苯”都可以这样做的话，我们就可以把大量的二氧化碳储存在材料里面，起码可以减缓几十年。这是一个组合拳，通过过程的组合，通过再利用，达到减排的目的【2】。

用水泥和二氧化碳可以制成二氧化碳空心砖，成为具有更好保温性能的保温建筑材料。二氧化碳气体填充到双层保温玻璃窗中，即可以达到增强保温效果，又存储了二氧化碳。

值得指出的是，水泥的烧制和使用过程是一个互逆的化学反应过程，前一个过程释放二氧化碳，是吸热反应；后一个过程吸收二氧化碳，是放热反应。在两个过程中，向大气排放二氧化碳的总和为零，两个过程不可分割，与化石燃料使用完全不同。所以，水泥生产不是二氧化碳高排放行业。把水泥企业计入大气二氧化碳浓度增加源是不科学的，向水泥企业征收“二氧化碳排放税”也是不合理的。

目前温室大棚面临两大问题：其一为需要及时通风，否则大棚内的二氧化碳浓度减少影响植物的光合作用；其二为通风降低了温度，增大了供暖能量消耗，减弱了大棚的保温作用。如果利用二氧化碳压缩罐放气，保持大棚内适当的二氧化碳浓度，这样既可增强保温作用，减少供暖能量消耗，又可促进植物光合作用，使二氧化碳得到有效利用。

二氧化碳的初始利用可能会增加生产成本，因此，新产品的试制和推广需要国家政策的支持。

参考文献

1．王丹红。美国巨额研究经费用于处理二氧化碳。2009年03月04日11:30 来源：《科学时报》。http://scitech.people.com.cn/GB/8904495.html