未来科技：煤矿

在太平洋的海浪下万米深处，距离加利福尼亚蒙特雷海岸一百英里处，一大滴二氧化碳从烧杯边缘溢出，落入海底。但附近一辆车辆中的摄像头追踪着这种气体，它像透明的糖蜜一样流动，并逐渐消散在冰冷的海水中。

蒙特雷湾水族馆研究所的资深科学家Peter Brewer一遍又一遍地观看这段实验视频，以了解液化二氧化碳最终在海底会发生什么。事实证明，气体溶解的速度足够慢，不足以影响海洋生物，但又足够快，不足以形成可能对生态造成破坏的水坑。

这个简单的演示可能包含拯救地球免于发烧的良方。每年，人类排放出80亿吨二氧化碳，几乎全部直接进入大气层。大多数科学家认为，这种排放是全球变暖的原因，而全球变暖最终可能导致沿海洪水、极端天气和广泛的农作物损失。但随着布什政府专注于增加化石燃料的能源供应，以及中国和其他国家快速发展，全球二氧化碳排放量很可能会继续上升。Brewer和他的同行们正试图寻找一种方法，将二氧化碳封存起来，使其不造成危害。

今年，美国能源部将拨款5400万美元来推广这项名为碳封存的努力。石油公司如雪佛龙和BP Amoco，担心全球变暖加剧后会面临碳排放的未来监管，已开始提供协助。能源部的官员也设定了宏伟的目标。在一份1999年的报告中，该机构的科学家们提出，到2025年，碳封存可以成为一项减少总体碳排放量每年10亿吨的战略的一部分，到2050年，则可减少40亿吨——相当于目前全球产量的一半。

海洋是迄今为止最大的潜在碳储存库，这就是为什么Brewer将他的努力集中在那里。研究人员建议派遣一支船队，拖曳着2英里长的管道，将冷却、加压的二氧化碳泵入海洋，在那里它会缓慢溶解并沉入海底。地球的海洋储存着45万亿吨碳，而大气中有8250亿吨，有机物（如树木、土壤和您的玛莎阿姨）中有2.4万亿吨。地球上所有未开发的化石燃料储备还含有另外10万亿吨碳。理论上，海洋可以吸收所有这些以及更多。

但是海洋生态系统能幸存下来吗？“实际上，能力取决于你愿意接受多少不良环境影响，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室海洋封存项目负责人Ken Caldeira说。将二氧化碳混入水中会增加其酸度，这可能损害海洋生物。Brewer认为我们可能添加的二氧化碳量不会造成太大危害，因为海水本身的pH值在不同地点已经有很大的差异。此外，他说，大自然最终还是会将80%的大气碳排放到海洋中：“我们已经有一个海洋二氧化碳处理计划——我们将其排入空气，然后空气将其排入海洋。”然而，技术和生态上的不确定性意味着海洋封存不会很快被广泛使用。

一加仑液态二氧化碳从烧杯中升起，溢出到加利福尼亚蒙特雷附近的海底。一些科学家设想陆地管道将二氧化碳排入大海。“设置就像我们获取石油一样，只是方向相反，”一位研究人员说。

照片由蒙特雷湾水族馆研究所提供

因此，其他研究人员正在采取一种更简单的方法，将碳重新埋回它们原来的煤矿和油田。多年来，能源公司一直在向地下注入二氧化碳，以驱使难以开采的石油或从煤层中挤出天然气。现在，北达科他州比尤拉的Dakota Gasification Co.正与劳伦斯伯克利国家实验室的科学家合作，以确定二氧化碳是否会留在原地。实验室地质封存项目经理Larry Myer说，理论是，地下构造亿万年来一直储存着石油和天然气，也应该能同样长时间地储存二氧化碳。在接下来的两年里，Dakota公司在萨斯喀彻温省的二氧化碳注入项目将展示该理论的有效性。

枯竭的油田和煤层可能储存了几千亿吨碳，只占海洋容量的一小部分。但是，将二氧化碳注入地下的技术目前大部分已存在，而且一些能源公司已经接受了这种方法，因为它让他们在埋藏二氧化碳的同时还能提取更多的石油和天然气。Myer认为，化石燃料储量有足够的空间来缓解二氧化碳的积累几十年——这足够科学家们解决海洋封存的技术难题，或开发无污染的能源。

当Brewer和Myer在研究如何封存二氧化碳的细节时，哥伦比亚大学的Klaus Lackner和洛斯阿拉莫斯国家实验室的Scott Elliott正在解决问题的另一部分：如何捕获大气中已有的温室气体。他们设想一个巨大的吸附条，上面涂有许多能与二氧化碳反应的化学物质，当空气吹过时，它就能从空气中吸走二氧化碳。或者，可以有一系列塔楼喷出氢氧化钙液滴的雾，这些液滴会与大气中的二氧化碳反应，然后以固体碳酸钙的形式落下。这种碳酸盐可以被加工以回收氢氧化物并提取二氧化碳，然后将其运往封存地点。“你可以在一个大型、污染严重的城市下风处放置这些塔楼，吸出二氧化碳，”Elliott说。“但二氧化碳无处不在，所以最明智的做法是将其放置在封存地点附近。”

Elliott估计，一个足够大的洗涤器，能够处理全球所有的碳排放，其规模将与一座大城市相当，其工程规模可与中国的三峡大坝或美国的州际公路系统等其他宏大工程相媲美。

当然，这一切都需要资金。麻省理工学院的研究工程师Howard Herzog估计，碳封存可能会使平均每千瓦时的电费增加一到三美分，而目前电费已约为每千瓦时10美分。“这不算少，但也并非 prohibitive，”他说。特别是当你考虑到不找到处理过剩碳的方法所带来的成本。

实际上只有另外三种选择。一种是任由全球变暖失控，这很可能带来巨大的自身成本，包括财产损失、饥饿、疾病和环境破坏。第二种方法是找到其他方法来冷却地球。曼哈顿计划的校友Edward Teller等人曾提出通过发射一个巨大的太空雨伞或部署一群微型遮阳镜来阻挡阳光。劳伦斯利弗莫尔的Caldeira运行了一个气候模型，发现即使大气中的二氧化碳含量翻倍，仅仅阻挡1.8%的阳光也能降低全球温度。尽管如此，他认为这些方案由于其巨大的复杂性和不可预测性，前景并不乐观。

这样还剩下第三种方法：节约能源和开发无污染燃料。这是Caldeira无论碳封存前景如何都支持的一项努力。“我认为每个人都同意，如果我们能找到一种方法不产生二氧化碳，那将是最好的，”他说。