2010年上海世博会以“低碳世博”为主题，成功演绎了城市可持续发展之路。无论是各国家馆、主题馆、城市馆、企业馆都大量采用了低碳技术，如太阳能光伏发电系统、双层节能幕墙、江水源/地源热泵、LED灯等。这些低碳技术主要以提高能效，开发可再生能源的方式降低碳排放。提高能效、发展替代能源与CCS（碳捕获与封存）是最主要的三大碳减排措施。虽然提高能效、发展替代能源能够大幅度地实现碳减排，但是随着时间的推移，提高能效技术的“天花板效应”逐渐显现、替代能源资源开发难度加大，这两种措施的减排贡献份额将不断下降^[1]。与此同时，随着CCS技术的日趋成熟、成本下降，减排贡献将持续上升。据国际能源署（International Energy Agency，IEA）预测，到2050年CCS的减排贡献份额将上升到19%，成为减排份额最大的单个技术^[2]。

一 CCS技术及其环境效益

碳捕获与封存技术（Carbon Capture and Storage，CCS）是指CO₂从工业或相关能源使用的排放源中分离出来，输送到一个封闭地点，并且长期与大气隔绝的一个过程^[3]。CCS作为一种减缓由化石燃料燃烧而大量排放的温室气体导致的全球变暖的技术，主要是针对大型点源排放出来的CO₂，如发电厂、钢铁厂、水泥厂、石化企业等。

（一）CCS的主要技术环节

CCS技术主要有三部分组成，分别为碳捕获、碳封存与运输。各技术环节发展程度不同，各有特点。而通过CCS技术减少CO₂的净排放量取决于由于捕获、运输和封存的额外能源需求使电厂或工业流程的整体效率降低而导致的CO₂增产、运输过程中的任何渗漏以及长期封存CO₂的留存比例^[4]。

1.碳捕获

碳捕获可以用在大型排放点源的CO₂收集上。目前来讲，碳捕获有三种类型，即燃烧前捕获、燃烧后捕获和富氧燃烧捕获（见表1）。

表1 适合于电厂的碳捕获

由于将CO₂分离出来需要额外消耗大量的能源，并使能耗系统效率降低，因此这也是碳捕获技术推广过程中无法回避的缺陷。

2.碳封存

CO₂的地质封存指的是将捕集的CO₂安全封存在地质结构中，封存地主要包括已废弃或无商业开采价值的石油和天然气田、沉积盆地的盐水层^[5]（见表2）。此外，还有海洋中的液体存储以及与其他元素进行化学反应生成稳定碳化合物的固体存储等。

表2 碳封存的种类

值得注意的是，碳封存与强化采油（Enhance Oil Recovery，EOR）与提高煤气层采收率（Enhanced Coalbed Methane Recovery，ECMR）联合石油与天然气开采增加额外的收入，在一定程度上降低了CCS的成本。

3.运输

CO₂被捕获后，就需要通过运输通道将其运输到封存地点进行碳封存。由于CO₂运输具有运输方向明确、运输量大、技术含量高等特点，因此必须选择稳定、高效、安全的运输工具。目前，主要的运输工具有公路罐车运输、铁路罐车运输、船舶运输以及管道运输。各种运输方式的特点不同，应用范围也不同^[6]。按照规模效益从大到小排序，分别是管道运输、轮船运输、铁路罐车运输与公路罐车运输。对于长距离、大规模的CO₂运输，以管道运输最为适宜。2008年，美国共有约5800公里的CO₂输送管道。

4.CO₂泄漏问题

封存CO₂的留存比例是CCS项目成功与否的重要标志。因此，CO₂的泄漏问题必须得到足够的重视。虽然IPCC认为在CCS技术可以将CO₂封存上百万年，每千年的CO₂泄漏率仅为1%。但是，CO₂的泄漏可能会对生态环境造成一定的危害。1986年，喀麦隆的尼奥斯湖喷发出大量的CO₂与有毒气体使得周围1700多人窒息身亡。因此，我们需要制定CO₂泄漏的应急措施，一旦发现CO₂泄漏，就要停止CO₂注入，并采取有效措施阻止其危害生态环境。此外，由于在管道运输中，突发的CO₂泄漏会使周边空气中的CO₂浓度超过7%～10%，对人类的生命和健康造成直接威胁^[7]。通过加强对管道运输的监管，无论从设计还是到运行过程中，将大大降低发生这种突发事件的概率。

（二）国内外CCS技术发展与应用现状

CCS技术的发展水平、经济性等因素决定了CCS的应用程度。1996年，世界上第一个CCS示范项目在挪威建成，并向北海斯莱帕油田封存CO₂，到目前为止已有超过1000万吨的CO₂被封存。迄今为止，世界上现有四个工业级的CCS项目在运行。

1.CCS技术现状

CCS系统是各个环节技术方案的组合。那么每个环节技术方案的成熟程度将直接影响整个系统的成熟度。目前，世界上还没有一套各环节都成熟的CCS系统，只能采用成熟的或在特定条件下可行的技术来组成工业