1　碳捕集與封存技術概述

1.1　氣候變化已成為全球性挑戰

大氣監測結果表明，大氣層中CO2含量正在增加，與工業化以前的280mL/m3的水平相比，目前的大氣層中CO2濃度接近400mL/m3。大氣層中CO2濃度的增加，使其吸收了更多的原本向太空輻射的地球紅外線，最終導致全球變暖。全球平均溫度在20世紀上升了大約0.74℃，并且升溫速率也在逐漸加快，全球的最熱記錄也在不斷刷新[1，2]。自有記錄的1895年以來，2012年是美國48個州最熱的年份，而2012年也是排名第十的最熱年份，已統計的10個最熱年份中9個出現在2000年以后。

全球氣候變暖帶來的主要危害包括冰川加速融化、海平面持續上升、極端氣候增加、農作物大量減產、物種滅絕加速，給人類的生存和社會的發展帶來嚴峻挑戰。

據2014年世界氣象組織報告，由于冰川融化，進入21世紀以來全球海平面每年上升0.3cm，而在20世紀該上升速率為每年0.16cm。如果按照目前的趨勢繼續發展，全球一半人口生活的沿海區域將被淹沒。太平洋島國目前已經感受到了被淹沒的危險（圖1-1），圖瓦盧則被稱為“即將消失的海上明珠”[3]。在2009年11月發布的《長江流域氣候變化脆弱性與適應性》報告指出，近30年來，中國上海沿海海平面上升了11.5cm，高于全國沿海平均上升的9cm。到2030年，上海相對海平面將比2010年上升12cm，到2050年上升25cm。如果不采取積極的防御措施，到2050年，上海存在被海水侵入的可能。

由于全球氣候變暖，極端天氣事件諸如颶風、干旱、極端熱浪、厄爾尼諾現象等也頻頻出現，物種滅絕也在逐漸加速。研究表明，在氣候變暖的影響下，極端熱浪的發生頻率已經由每1000天1次變為每200天1次（圖1-2）。《自然》雜志上發表的文章指出，到2050年全球氣候變暖將使得地球上15%～37%的物種滅絕（圖1-3）。生物多樣性的大幅下降，將使人類的生存環境受到很大的威脅[4]。

圖1-1　南太平洋島國基里巴斯范寧島（面臨被淹沒的危險）

圖1-2　2014年法國格拉貝爾跨夜暴雨后景象

圖1-3　正在消失的珊瑚礁