应对温室效应把二氧化碳“关禁闭”,关键可能在海底

文章来源:前瞻网 作者: 日期:2018/7/6 0:00

据彭博社报道,本世纪以来,随着能源工业的迅速发展,清洁能源、交通和效率方面正在取得进展,这些人们视为理所当然的事物放在十年前人们会认为这是奇迹。

但问题是:尽管一切进展得很快,但还是不够快。

国际能源机构(IEA)去年报告说,一项关键技术——从发电机中收集二氧化碳,或者掩埋或处理它们——的速度不够快。

IEA报告称,目前的“碳捕获与封存”(CCS)设施仅能处理2025年全球每年需要消除的7.5%的碳排放。

如果各国要实现将全球变暖幅度控制在2摄氏度(3.6华氏度)以下的目标,这是必要的。

“碳捕获与封存”(CCS)技术简单来说,就是在需要大量燃烧能源的石化厂、发电厂、炼油厂等大型工厂中,通过化学或物理的方法,把排放的二氧化碳废气收集起来,通过施加8MPa以上的压力,使其变成二氧化碳液体,再转移到选定的地点进行封存。

这一过程听起来似乎很简单,但CCS项目涉及了非常丰富的科学与工程技术,是目前世界上最先进的环保手段之一。

在中国,研究人员一直在寻找加速CCS的方法。他们决定远眺大海。

在陆地上,CCS不仅在原理上是有前景的,而且被证明是有效的。

根据全球CCS研究所的数据,到今年年底,将会有20多个大型碳捕获设施可供使用。

但是仍然有人担心,如何保障二氧化碳一旦被掩埋,就会被一直掩埋,而不是溢出。中国在海洋中埋藏二氧化碳的想法也是如此。

海洋封存法通常是用船把液态的二氧化碳运到海洋中,再向海洋深处倾倒二氧化碳液体。当把液态的二氧化碳注入深度为200-500米的深海时,二氧化碳将上升100米左右,并全部溶解在海水中。通过这种方法,二氧化碳可以封存50年左右。

但二氧化碳溶解于水中,将导致海水酸化,另外,如果海洋升温,或海底地质变动,都有可能使封存的二氧化碳逸出,重新回到大气中。

对于企业和国家来说,要想利用海底的广袤,他们还需要某种信心,相信它会一直在掩埋处存在下去。

通过研究在“疏松的海洋沉积物”等松软的淤泥中、粘土和其他透水海底以下的主要的长期相互作用物理力量,研究者Yihua Teng和Dongxiao Zhang的报告表示,海底的极端条件基本上能保持二氧化碳不移动,“使得这种选择成为一个安全的二氧化碳仓库”。

在高压和低温下,困在海底沉积物中的二氧化碳和水结晶成一种叫做水合物的稳定冰。

(通过类似的过程,富含能量的甲烷在海底和陆地永久冻土层中结冰,这是中国、日本、美国和其他国家正在研究的一种潜在能源。)

这篇关于CCS的新论文通过模拟证明了水合物会变成一个不透水的“盖子”,阻止其下面的二氧化碳回流到海底。

论文称,北京大学的碳捕获与储存研究得到了跨国金属、矿业和石油公司必和必拓(BHP)的支持。

这项研究发表在本周的《科学进展》(Science Advances)杂志上。

这项研究结果应该提供了一些信心,他们写道,海洋二氧化碳储存仍然是一个可行的工具,以推动减少排放的最危险的温室气体——即使商业化的过程仍然有很长的路要走。

同时,还有其他的问题需要回答,包括二氧化碳如何在不同的地质条件下的表现可能会有所不同。

和大多数地下二氧化碳储存方案一样,最重要的假设是,没有人知道地球上的生物地质在过去的几百年和上千年里会发生什么。

海底沉淀物的裂缝,要么是由构造作用形成的,要么是由二氧化碳注入本身形成的,这可能为二氧化碳的逃逸开辟一条通道——尽管存在着巨大的不确定性。

“在我们的假设中,”他们写道,“未固结的海洋沉积物是完整的。”

二氧化碳地下储存技术被认为是减少温室气体排放以应对气候变化的一项较有发展潜力的技术。此前,荷兰、德国也曾宣布在海底开展存储二氧化碳的试验。

关于其他二氧化碳封存技术,有意思的是,人们还可以将用于封存的二氧化碳液体,注入到已开采枯竭的油气田或煤气层中,用以驱赶岩缝中的原油或天然气,使得这些宝贵的资源可以进一步供人类开采;或将二氧化碳泵入国内北方日益干旱的平原地区的含水层,以获得剩余的水源。

编辑:林肯
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