幾十年來(lái)，雖然我們期待著經(jīng)濟(jì)而清潔的新能源，但在21世紀(jì)，化石燃料將仍是被利用的最主要的能源產(chǎn)品。鑒于此，由于人為排放而導(dǎo)致的大氣CO2濃度增加仍然是不可避免的。美國(guó)政府為了自身的利益，拒絕在《京都議定書(shū)》上簽字，近來(lái)，為配合其氣候變化政策，開(kāi)始大力倡導(dǎo)"碳封存"（CarbonSequestration）概念，并聯(lián)合加拿大、澳大利亞、挪威、日本等國(guó)家開(kāi)展了多方面的研究及相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
所謂碳封存，指的是以捕獲碳并安全存儲(chǔ)的方式來(lái)取代直接向大氣中排放CO2的技術(shù)。碳封存研究開(kāi)始于1977年，但只是到了最近，才有迅速的發(fā)展。
這一設(shè)想包括：（1）將人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放物捕獲、收集并存儲(chǔ)到安全的碳庫(kù)中；（2）直接從大氣中分離出CO2并安全存儲(chǔ)。由此，人們將不再是通過(guò)CO2減排，而是通過(guò)碳封存的方法，同時(shí)結(jié)合提高能源生產(chǎn)和使用的效率以及增加低碳或非碳燃料的生產(chǎn)和利用等手段來(lái)達(dá)到減緩大氣CO2濃度增長(zhǎng)的目標(biāo)。
陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)CO2的吸收是一種自然碳封存過(guò)程。陸地植物在其生長(zhǎng)過(guò)程中，需要利用CO2合成有機(jī)物，它們能夠在一定的濃度范圍內(nèi)吸收CO2，從而節(jié)省了將其分離、提純等技術(shù)的花費(fèi)。因此以森林再造、限制森林砍伐等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的碳封存被認(rèn)為是最具經(jīng)濟(jì)效益的方式。而保護(hù)和優(yōu)化陸地生態(tài)系統(tǒng)則有利于碳封存的維持和擴(kuò)增。
針對(duì)定點(diǎn)源的人類(lèi)排放，如油井、化學(xué)工廠、火力發(fā)電廠等，碳封存技術(shù)的開(kāi)發(fā)著重點(diǎn)是捕獲和分離CO2，然后將其注入到海洋或是深地質(zhì)結(jié)構(gòu)層中。由于某種需要，工業(yè)生產(chǎn)中也伴隨有一些碳封存過(guò)程。例如在石油開(kāi)采時(shí)，CO2常會(huì)跟天然氣一起由地底下噴射出來(lái)，通常CO2在從油井沖出來(lái)后便釋放到空氣中。但是，在同時(shí)開(kāi)采石油及天然氣的過(guò)程中，CO2常會(huì)被重新注入到油井內(nèi)，以便能保持所需壓力而抽取更多的石油，而這項(xiàng)所用的花費(fèi)可以由所增加的石油產(chǎn)量來(lái)補(bǔ)償。在美國(guó)，每年能因此封存3200萬(wàn)噸CO2。而位于距挪威海岸240km的北海中部的Sleipner海上鉆井平臺(tái)從1996年起就將油井生產(chǎn)中的CO2收集并注入到1000m以下的富含鹽水的砂巖層。這個(gè)海上鉆井平臺(tái)之所以這樣做，是因?yàn)閺?996年以來(lái)挪威對(duì)工業(yè)排放CO2征收50美元/噸的排放稅，而將CO2注回到巖石層中與之相比則要便宜得多。在存儲(chǔ)方面，則采用了以下一些方法，如向尚未開(kāi)采的煤層中注入CO2，從而回收甲烷；將CO2制成干冰，投擲到海洋中；利用固定的管道或是輪船拖曳管道將CO2泵入深海等。
通過(guò)對(duì)海洋的增肥也是利用生態(tài)系統(tǒng)來(lái)達(dá)到碳封存目標(biāo)的方法。這方法思路是，向海洋投放微量營(yíng)養(yǎng)素（如鐵）和常量營(yíng)養(yǎng)素（如氮和磷），由此加速海?quot;生物泵"過(guò)程，增加海洋對(duì)大氣CO2的吸收和存儲(chǔ)。這主要是通過(guò)增長(zhǎng)浮游植物的光合作用增加其產(chǎn)量，然后借助生物鏈擴(kuò)增CO2向有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化，再通過(guò)有機(jī)碳的重力沉降、礦化等機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)碳封存。大范圍的海洋增肥能夠增加漁業(yè)產(chǎn)量，從而帶來(lái)商機(jī)，這也引起了一些商業(yè)團(tuán)體的關(guān)注。
另外還可利用化學(xué)和生物技術(shù)對(duì)CO2進(jìn)行回收和再利用。例如，利用CO2來(lái)生產(chǎn)碳酸鎂或是CO2包合物（CO2clathrate）的前景很被看好。若是將1990年全球排放的CO2制作成碳酸鎂，它可包含于空間尺度為10km×10km×150m的固態(tài)物中，這樣是有利于儲(chǔ)存或是再利用的。同樣的情形也適用于CO2包合物。而在生物技術(shù)上，主要是利用非光合作用微生物過(guò)程將CO2轉(zhuǎn)化成有用的原料，如甲烷和醋酸鹽。這一技術(shù)像陸地生態(tài)系統(tǒng)的情況一樣，不需要提純CO2，從而可節(jié)省分離、捕獲、壓縮CO2氣體的成本。
碳封存技術(shù)看起來(lái)有著光明的前景，它不僅對(duì)發(fā)起者美國(guó)有利，而且也對(duì)各主要化石燃料消費(fèi)國(guó)，特別是對(duì)煤炭消費(fèi)國(guó)有利。同時(shí)它還具有平息有關(guān)減排分?jǐn)偁?zhēng)吵的潛在能力。美國(guó)能源部的相關(guān)計(jì)劃的目標(biāo)是將碳封存的所需費(fèi)用從目前的100～300美元/噸減少到2015年的10美元/噸以下。據(jù)稱，這種碳封存方法將成為解決氣候變化問(wèn)題的最佳選擇之一。
但是要實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)階段的CO2排放量相當(dāng)?shù)奶挤獯?，?shì)必將改變?nèi)蛱佳h(huán)的格局，這不僅僅是需要低廉的技術(shù)手段，而且還需要進(jìn)行正確、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究和評(píng)估。往深地質(zhì)結(jié)構(gòu)層中注入CO2并封存，能否確保它們能夠在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定存儲(chǔ)，且不會(huì)因?yàn)榈貧せ顒?dòng)而噴發(fā)以至導(dǎo)致災(zāi)難？而對(duì)海洋的增肥以及向深海注入CO2，更需要有模式模擬和研究以提供相關(guān)的技術(shù)參數(shù)作為科學(xué)支持；同時(shí)，向深層海洋注入CO2或是通過(guò)海洋增肥的方式引發(fā)更多的碳沉降也就會(huì)增加海洋中碳由上至下的傳輸，這勢(shì)必引起海洋碳循環(huán)的變動(dòng)。利用海洋環(huán)流模式、碳循環(huán)模式等并結(jié)合生物化學(xué)過(guò)程可模擬碳沉降、液態(tài)CO2濃度在洋底的分布、隨洋流的擴(kuò)散等特征，進(jìn)而分析海洋生態(tài)的反饋，分析整個(gè)氣候系統(tǒng)的反饋等。另外，氣候評(píng)估模式也能夠評(píng)價(jià)海洋增肥的生態(tài)效應(yīng)。必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合相應(yīng)的模式模擬和評(píng)估也有利于碳阱(CarbonTrap)的選擇以及確保正面的環(huán)境影響。
由于碳封存觀念的新穎，而且具有爭(zhēng)議性和可行性，并根據(jù)其發(fā)展現(xiàn)狀，它勢(shì)必在今后應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題中得到越來(lái)越多的關(guān)注。應(yīng)當(dāng)指出的是，美國(guó)政府拒絕在《京都議定書(shū)》上簽字以后，布什總統(tǒng)提出了應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的新思路，即不應(yīng)只是通過(guò)限制能源消耗來(lái)實(shí)現(xiàn)減少溫室氣體排放，而應(yīng)尋求更為長(zhǎng)期有效的方法。碳封存技術(shù)即是在這種背景下，將其作為防治全球氣候變暖的一種重要新方法提出的。我們認(rèn)為，其政治意義要大于技術(shù)和科學(xué)意義。當(dāng)然，我國(guó)是燃煤大國(guó)，如果能夠通過(guò)加強(qiáng)研發(fā)力度，降低碳封存技術(shù)的成本，對(duì)我國(guó)的能源消費(fèi)格局和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展都是有利的。因此，建議我國(guó)應(yīng)積極參與該技術(shù)的國(guó)際合作與研發(fā)，但應(yīng)嚴(yán)格限制在技術(shù)性合作領(lǐng)域，防止將其與《京都議定書(shū)》聯(lián)系起來(lái)，防止在氣候變化框架公約談判中節(jié)外生枝。在科學(xué)上，要加強(qiáng)對(duì)碳沉降、液態(tài)CO2濃度在海洋中的分布等生物化學(xué)過(guò)程的模擬研究，以及對(duì)碳封存技術(shù)的氣候影響及其評(píng)估的研究。
