根據美國能源部能源資訊管理局的資料,2006 年美國發電廠燃燒了超過 10 億噸煤炭。其中近 4 億噸來自被稱為阿巴拉契亞的地區,該地區沿著阿巴拉契亞山脈的山脊,從紐約州南部延伸到密西西比州北部。這些古老的山脈蘊藏著優質的煙煤,為老化的燃煤發電廠提供燃料,這些發電廠提供了大約 50% 的美國電力和超過 40% 的美國二氧化碳排放量——這是主要的溫室氣體。因此,為了獲取埋在地下的煤炭,山脈正在被夷平,森林被砍伐,溪流被汙染,當地居民的健康受到損害。而且,根據政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 的最新報告,隨著美國和世界繼續燃燒煤炭發電,這種情況可能會持續下去。
塔夫茨大學弗萊徹法律與外交學院的國際能源政策專家比爾·穆莫表示,“在未來幾十年,大部分電力將以相當傳統的方式由化石燃料產生”,這主要是因為它們廉價且容易獲得。“如果我們繼續使用煤炭,我們將必須採取某種方法來減少二氧化碳。” 因此,IPCC 的摘要指出,碳捕獲和儲存——在二氧化碳從煙囪逸出之前將其捕獲並泵入地下——是一種可能的緩解氣候變化的技術解決方案,以及其他各種選擇。“沒有萬能的靈丹妙藥,”美國高階氣候談判代表哈倫·沃森說。
但隨著煤炭繼續供應世界能源供應的很大一部分,碳捕獲和儲存將發揮關鍵作用,不幸的是,它尚未在任何地方的任何發電廠得到示範。美國能源部(DOE)至少有 20 個試點專案對其進行研究,能源部氣候變化技術專案主管斯蒂芬·尤爾說,但沒有一個專案將其應用於商業規模。各種技術,包括將煤炭燃燒的殘留物透過碳酸銨溶液或從氣化煤中分離出純化的 CO2 都是可能的,但代價很高。“沒有一家工廠將氣化與捕獲和封存相結合,”麻省理工學院的物理學家歐內斯特·莫尼茲說,他共同主持了一份關於煤炭未來的報告。但“就目前而言,氣化是碳捕獲成本最低的選擇。”
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主要成本在於用於捕獲碳的能源——大約佔發電廠發電量的 40%——以及將其加壓並泵入地下。“一般來說,燃煤成本將增加 50%,燃煤發電的零售住宅價格可能會上漲 25%,”莫尼茲說。“對於一個 600 兆瓦的發電廠,為了捕獲大部分 CO2 並將其封存到發電廠 50 年的使用壽命,你需要大約 10 億桶超臨界 CO2。那是一個相當大的儲藏庫。”
而且,儘管北海的斯萊普納氣田或阿爾伯塔省卡爾加里的 EnCana 公司擁有的油田等少數專案已經證明,CO2 可以泵入地下並保持在蓋層岩石之下,但它們旨在提高這些油田中化石燃料的採收率,而不是永久儲存溫室氣體。“如果你選擇的地點合適,它很可能在數十萬年內都能夠儲存 CO2,”加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的碳管理專案負責人 S. Julio Friedmann 說。
還有其他可用的技術,例如使用藻類捕獲發電廠排放的溫室氣體,並將其轉化為柴油或其他燃料。“(使用藻類)捕獲的 CO2 量非常高,每英畝產生的生物燃料量遠遠大於玉米甚至甘蔗,”塔夫茨大學的穆莫說。“問題是它只在白天起作用。” 風能或太陽能等替代形式的發電仍然是世界電力供應的一小部分,儘管增長迅速。即使是核能也不太可能在應對氣候變化方面發揮主要作用。“到 2030 年,我們可能會看到核電的發電量達到 18% 左右,而不是今天的 16%,”穆莫補充道。“核能存在太多問題,我們不認為它是解決全球變暖和電力部門問題的答案。”
因此,IPCC 認為,答案在於採取多種方法來減少能源供應部門的排放,包括更換效率低下的發電廠、減少總體電力使用量以及可能從大型集中式發電廠轉向小型分散式發電廠。為了避免超過 2 攝氏度的升溫,這種轉變幾乎必須立即發生:“排放量必須不遲於 2015 年達到峰值並開始回落,”穆莫說。“早期行動很重要。”
而且這些改變必須是永久性的。“大氣中(溫室氣體)濃度的穩定最終將需要在本世紀末之前實現幾乎淨零排放,”國際能源署巴黎分部的能源效率與環境部門負責人理查德·布拉德利說。“IPCC 報告表明,如果儘快採取行動,成本是可以控制的。” 如果世界繼續像預期的那樣依賴煤炭,掌握碳捕獲和儲存技術將是其中重要的一部分,這或許可以防止災難性的全球氣候變化。但這對於首先防止採煤造成的當地破壞無濟於事。正如田納西州採煤區居民安·利格所說:“濫採濫伐煤礦的影響並不會止於山邊。”