拋開所有關(guān)于向綠色能源轉(zhuǎn)型的談論，煤炭在可預見的將來仍然是我們生活中不可或缺的，因為它太便宜也太豐富了。但是，如果我們真打算認真減排的話，那些隨處可見、每年都會向大氣中排放數(shù)十億噸二氧化碳的煤炭發(fā)電廠就得大幅度削減它們的排污量了。這些工廠能夠在未來幾年中開始捕獲自身的大部分二氧化碳排放并將之深埋入地下、海底，或者轉(zhuǎn)化為礦物形式儲存，這是業(yè)界最大的希望。

但是碳捕獲技術(shù)存在一個很大的缺陷：工廠生產(chǎn)并輸出每千瓦電的耗水量會因此增加近一倍，這輕而易舉地就抵消了節(jié)水技術(shù)創(chuàng)造的收益。

“這項技術(shù)并不是在用水受限的環(huán)境下開發(fā)的。” 美國能源部國家能源技術(shù)實驗室（NETL）現(xiàn)存能源工廠改造項目的技術(shù)經(jīng)理賈萊德?西弗諾（Jared Ciferno）說，“（碳）捕獲需要消耗能量，而這轉(zhuǎn)化成了額外的用水。”

到底需要多少水？這個數(shù)字是非常令人震驚的。根據(jù)NETL的研究，到2030年，加裝碳捕獲裝置將使美國電力行業(yè)的用水量增加80%，即大約每天7500兆升。對于缺水地區(qū)的工廠來說，這是一個無法達成的交易。“要有充足的水供應保證所有的工廠都可以雙倍用水，這是不可能的。”亞利桑那州鹽河工程的資源規(guī)劃經(jīng)理約翰?科金斯（John Coggins）說。

這一數(shù)字的前提是，假設(shè)碳捕獲系統(tǒng)運轉(zhuǎn)造成的發(fā)電量損耗可通過增建更多的水冷煤炭發(fā)電廠彌補。換句話說，一個550兆瓦的發(fā)電廠既要捕獲碳排放，同時還要提供550兆瓦的電力，就需要再增加125兆瓦以上的額外發(fā)電能力，以彌補在碳捕獲過程中被消耗的能源。如果你不彌補損失的這部分電量，或者利用風電等不需要水也不產(chǎn)生排放的方式來彌補，那么增加的用水量可能是40%到50%，西弗諾說。

這個水量也不少。對于煤炭發(fā)電廠來說，現(xiàn)有最先進的碳捕獲技術(shù)是氨劑濕式洗滌（amine-based wet scrubbing）：首先將工廠的煙道氣脫硫，剩下氮氣、水蒸汽和二氧化碳的混合物；然后加入氨溶液，讓二氧化碳溶解于其中；再用加熱的方式使二氧化碳從溶液中分離；最后進入冷卻塔。

這個過程之所以會消耗大量水資源，原因就在于冷卻。發(fā)電廠的冷卻塔通過使水變成蒸汽的方式來帶走熱量。二氧化碳冷卻至超臨界狀態(tài)后可壓縮存儲；而氨則被冷卻以便循環(huán)用于吸收二氧化碳，但這一操作本身也會產(chǎn)生熱量，從而導致冷卻塔增加了額外負荷，消耗的水也就更多。

西弗諾說，要想真正減少二氧化碳排放，就必須開發(fā)節(jié)水碳捕獲技術(shù)。NETL目前主要研究如何降低碳捕獲過程中的能耗，并認為這或許可以一舉兩得地解決用水過多的問題。NETL的研發(fā)計劃可能是這一領(lǐng)域最大的，現(xiàn)有40個項目，年預算達5000萬美元。其目標是使碳捕獲技術(shù)到2020年達到商用規(guī)模，可捕獲煤炭發(fā)電廠90%的排放，同時將該電廠發(fā)電成本的增加幅度控制在35%以下。

歐洲和美國的工業(yè)企業(yè)已經(jīng)在實施幾個小型碳捕獲試點項目。然而，目前還沒有哪個項目可以將規(guī)模擴大到能使工廠產(chǎn)生明顯的節(jié)水效果。比如，法國的阿爾斯通電力公司使用冷凍氨捕獲法，認為更節(jié)能節(jié)水。該公司去年在美國電力公司位于西弗吉尼亞州紐黑文的一個20兆瓦的試驗電站測試了這項技術(shù)。美國電力公司計劃自2015年起，利用該技術(shù)來捕獲紐黑文發(fā)電站一個235兆瓦機組的碳排放。

德國西門子能源集團也開發(fā)了一項替代技術(shù)，使用氨基酸鹽而不是氨，可以吸收更多碳，從而降低能耗。目前已證實該技術(shù)只需浪費工廠9%的電力就可實現(xiàn)碳捕獲，相比之下，使用氨通常要浪費20%的電力。

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