全球暖化與氣候變遷這項(xiàng)議題，對于當(dāng)代人類來說，恐怕已經(jīng)是個迫在眉睫的待解難題了。隨著當(dāng)代環(huán)保意識興起、極端氣候頻率與受害者的增加，多數(shù)科學(xué)研究成果也指出，近一兩個世紀(jì)以來的氣候變遷，主因?yàn)槿祟惖墓I(yè)發(fā)展與環(huán)境開發(fā)。最具代表性的一項(xiàng)研究是聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IntergovernmentalPanel on Climate Change, IPCC)2007年發(fā)表的第四份報告，報告中指出近150年來所觀察到的全球暖化，非?？赡芘c人類排放的溫室氣體有關(guān)，為了生存環(huán)境的永續(xù)，當(dāng)代各國政府與倡議團(tuán)體，也都開始積極規(guī)劃與鼓吹有效減少大氣中的二氧化碳的方式。

如果盤點(diǎn)我們可用的減碳工具，國際能源總署(InternationalEnergy Agency, IEA)指出人類可使用的技術(shù)分別為提升能源使用效率;發(fā)電過程不排碳的再生能源與核能;以天然氣取代燃煤等的燃料轉(zhuǎn)換;以及能主動將已經(jīng)制造出來的二氧化碳減少的碳捕捉與封存技術(shù)(Carbon capture andstorage, CCS)，也預(yù)估CCS在持續(xù)發(fā)展下可達(dá)到全球17%的減碳效果，IPCC在2014年11月所發(fā)表第五次評估報告也指出，若要解決氣候變遷問題，所有火力發(fā)電廠在2100年以前都應(yīng)搭配CCS技術(shù)來降低排碳;同年12月，歐洲聯(lián)盟執(zhí)行委員會(European Commission)也根據(jù)IPCC的報告建議歐盟各成員國應(yīng)制定具有強(qiáng)制力的CCS的發(fā)展目標(biāo)。

嶄新的技術(shù)還是古老的智慧?

對許多人來說，二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)相當(dāng)?shù)牟环现庇^，似乎如果有個地震或裂縫，氣體不就外泄了嗎?或是如果水往下流到巖層之中，不就把氣體給擠出來了嗎?這樣把氣體的二氧化碳，用固體的巖層給封存起來的技術(shù)，聽起來實(shí)在有點(diǎn)天方夜譚。但其實(shí)，大自然早就用了百萬年以上的時間，為我們證明氣體封存在地底下的可能性了。除了很多家家戶戶會用到的天然氣與近年來相當(dāng)熱門的頁巖氣以外，世界上也有數(shù)百個存在百萬年以上的天然的二氧化碳?xì)鈱?，有一些氣層的二氧化碳純度極高，甚至被開采出來作為化工原物料，以及碳酸汽水中的二氧化碳來源。

而將二氧化碳注入到地層中，其實(shí)也已經(jīng)應(yīng)用多年了。在石油工程的領(lǐng)域，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)油氣層在開采之初，因?yàn)榈氐讐毫^大，油氣可以直接噴出地表。但隨著開采而壓力降低，使得油氣的采集變得困難，因而陸續(xù)開發(fā)了注入水、蒸氣等開采技術(shù)。而近年來發(fā)現(xiàn)若將二氧化碳注入油氣層中，除了可以封存二氧化碳以外，二氧化碳在溶于原油中，可使原有的體積膨脹、密度與黏度下降、流動性變好更適宜開采，能有效提升油田的壽命與效率。

利用二氧化碳開采原油示意圖 Carbon Dioxide Enhanced Oil Recovery, U.S.D.O.E

除了天然二氧化碳?xì)獾V、石油開采應(yīng)用以外，世界上也有幾個已商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的地質(zhì)二氧化碳封存實(shí)例，例如挪威外海的Sleipner和Svohvit氣田，以及數(shù)個將在近兩年內(nèi)完工的封存廠，例如加拿大的Quest、美國的IllinoisIndustrial CCS Project和澳洲的Gorgon都采用海域的鹽水層來達(dá)到二氧化碳封存效果。

二氧化碳如何安分于萬千大石之下?

目前發(fā)展中的地質(zhì)碳封存方式，學(xué)理上大致可分為三種機(jī)制：

(1)封閉構(gòu)造封存

封閉構(gòu)造是利用如地層里有致密地層剛好彎曲如把碗倒置的“背斜”結(jié)構(gòu)，類似許多傳統(tǒng)石油與天然氣礦藏的構(gòu)造;或是利用已枯竭油氣田、以及用作加強(qiáng)油氣采收等。

(2)鹽水層封存

鹽水層封存則是利用在海域深約一公里以上，富含鹽水的地層，這樣的地層上方會有更厚密度也更扎實(shí)的阻滯層與蓋層避免氣體外泄。而鹽水層側(cè)向雖然開放而沒有像“背斜”構(gòu)造那樣的封閉，但二氧化碳側(cè)向移棲10公里也需要數(shù)萬年左右的時間。若能妥善開發(fā)能封存二氧化碳數(shù)千年以上的巖層，也就能解決本世紀(jì)即將面對的氣候變遷難題了。

(3)溶解或礦化封存

在地質(zhì)封存的過程中，除了將氣體保留在地層中，極少比例的二氧化碳在地層內(nèi)也能溶于原油、水，或是跟鈣、鎂、鉀等離子反應(yīng)而礦化成更安定的化合物，也可作為一種長久封存于地底下的方式。

地質(zhì)二氧化碳封存的方式： 1. 枯竭油氣礦, 2.提高石油采收率, 3. 鹽水層封存, 4. 無法開采的深煤層, 5. 回收煤層天然氣 6. 其他可行方式(玄武巖、油頁巖、地層內(nèi)空腔) IPCC SpecialReport on Carbon dioxide Capture and Storage, 2005

碳封存會產(chǎn)生災(zāi)害嗎?

在提到碳封存的消息時，近年一個常被各媒體提到的災(zāi)害，則是1986年時，位于西非喀麥隆的尼奧斯湖(Lake Nyos)瞬間噴發(fā)了大量的二氧化碳導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用衽c牲口的大量死亡。1987年，Kling等人的調(diào)查結(jié)果指出，這個湖泊其實(shí)是一個酸性火山口，由于湖底平面深達(dá)208公尺且水流平靜，大量的二氧化碳自火山深處慢慢釋放到湖底，再加上湖底溫度較低壓力較高，對二氧化碳的溶解度較高，溶解了二氧化碳的湖水密度也較大，更不易對流擴(kuò)散到湖面，最終使湖底自然封存大量的二氧化碳。又可能因山崩、洪水等未知原因，導(dǎo)致封存于湖底的二氧化碳因湖水大量擾動使溶解度銳減而大量溢出。估計釋放了至少9億立方公尺的二氧化碳，又聚集在尼奧斯湖所處于盆地內(nèi)，最終造成1700人窒息而死。

但是，用這樣的案例來與地質(zhì)封存模擬其實(shí)相當(dāng)不洽當(dāng)，地質(zhì)封存是將二氧化碳存于巖層之中，且有上千公尺的致密巖層作為蓋層。這些巖層并不會像湖水般會被大幅度的擾動而失去覆蓋效果，導(dǎo)致瞬間大規(guī)模噴發(fā);選址時再特別考慮地層走向，更能讓二氧化碳在移棲外泄時，離人口居住地更遠(yuǎn)。

回想一下我們所面臨的困境，在未來的幾十年內(nèi)，人類恐怕還是很難脫離油氣資源的使用，然而氣候變遷又已然是個現(xiàn)在就要開始著手解決的難題。相較起再生能源與提升能源效率這些減碳的辦法，碳封存這樣的技術(shù)與概念的確不太直觀也令人陌生，而相應(yīng)的環(huán)境開發(fā)與技術(shù)研發(fā)也仰賴相當(dāng)門坎的資金與優(yōu)秀人才投入。我們確實(shí)應(yīng)該要更審慎地面對這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)與封存選址的安全考慮。這需要仰賴開放的信息揭露、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)沫h(huán)境評估，以及決策者、技術(shù)者和在地民眾的充分討論與審議。而非任由過多不洽當(dāng)?shù)哪M與未了解事實(shí)全貌的論斷占據(jù)了議題討論的空間。希望隨著信息的厘清，我們的社會能開始負(fù)責(zé)地討論這項(xiàng)重要減碳技術(shù)，而對地球環(huán)境的永續(xù)盡一份心力。