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碳捕集：这项新技术能否阻止气候变化？

华夏知事 2020-03-05 浏览141次

这个想法很简单：在将CO2释放到空气中之前对其进行捕获和浓缩，然后将其存储在无法逃逸的地下深处。碳捕集与封存并不会增加气候危机，反而可以将发电厂和工厂变成吸入CO 2的庞然大物，填满原本装有化石燃料或咸水的地下水库。

Sleipner（位于挪威北海）是世界上第一个CCS专用项目，从1996年开始将CO 2注入地下油藏。自那时以来，它已成功地存储了超过2000万吨（Mt）。这听起来可能令人印象深刻，但还远远不够。国际能源机构建议到2030年应收集和储存21,400 Mt的CO 2，以将全球变暖限制在2°C以内。但是，在2017年底，只有 442万吨已被注入和储存。

为什么世界采用CCS的速度如此之慢？一个大问题是建造捕捞工厂所需的前期成本。从短期来看，它们很昂贵，但从长远来看，它比什么都不做要便宜得多。但是，还有其他问题。如果一个CO 2储存地点应该包含数千至数百万年的注入碳，但是一家运营该地点的公司仅存在了几十年，如果CO 2开始泄漏，谁应该负责修复？运营商应该为假设的未来问题支付多少保险？

对二氧化碳泄漏出储存库的担心正在减缓按所需规模开发CCS的进度。对CCS研究的错误报道，再加上对化石燃料行业的普遍不信任-以及人们错误地认为CCS和压裂之间存在联系-人们似乎已经说服了许多人，CO 2泄漏的风险大于实际风险。

幸运的是，封存的CO 2可能会在数百万年的时间内安全地锁定在地下，原因有很多。这在很大程度上依赖于自然过程，可以通过选择合适的储存二氧化碳的地点和程序在CCS中对其进行优化。

1、模仿油气藏

石油和天然气是漂浮的流体。它们向上移动穿过多孔且可渗透的岩石，直到到达不可渗透的岩石层。这种不可渗透的层就像是这些流体的盖子，阻止了它们的泄漏。在这里，它们聚集在下面的多孔储层岩石中，该岩石被上覆的，不可渗透的密封保持了数千至数百万年（至少直到化石燃料公司钻出一口井以将其提取为止）。

这个过程称为结构性捕集，是将石油和天然气保持在地下的过程，并且对储存的CO 2可以如此。一个好的CO 2储存库将在储存库和CO 2无法穿透的表面之间具有多层。

但是，如果这个不可渗透的层被断层或未被正确密封的老井切割了怎么办？良好的监管是第一道防线，但是即使犯了错误并且二氧化碳确实找到了出路，也有其他机制可以使绝大多数人陷于地下。

将二氧化碳固定在地下的不同捕集机制

2、在孔隙中捕获微观的二氧化碳气泡

将海绵浸泡在水中，您可能会注意到，无论将其浸入水中多长时间，海绵中仍然会有气泡。此过程称为残留陷阱。当气体与水在岩石的孔隙中混合并使其很难去除时，就会发生这种情况。当注入CO 2时，CO 2与已经在储层孔隙空间中的盐水混合，并且其中的一些会以微观气泡的形式卡住。

在典型的储层岩石上进行的实验表明，此过程可以固定注入的CO 2的12％至92％。

3、将二氧化碳溶解在地下盐水中

CO 2溶于水，地下岩石的孔隙充满盐水。当注入CO 2时，它将几乎立即开始溶解在这种盐水中。仅当储层中的压力，温度和化学条件发生剧烈变化时，溶解的二氧化碳中的碳才会释放出来，而这在地下很不可能。

甚至更好的是，CO 2饱和盐水比普通盐水更稠密，这意味着它将开始下沉。这不仅使碳进一步远离大气，而且还增加了储层内盐水的混合，这意味着随着时间的推移，越来越多的CO 2可以溶解。

在数百到数千年的时间里，溶解的碳将与盐水中的金属离子反应，并开始沉淀碳酸盐矿物，这使得将碳作为CO 2释放更加困难。冰岛的Carbfix项目使用这种机制将玄武岩中的CO 2捕集。

值得尝试

事故可能会发生– CCS像任何其他人类活动一样，也具有一定程度的风险。但是我们可以肯定地知道，如果某个位置发生故障，泄漏的CO 2会比注入的少得多，因为无论如何都会有很多CO 2被永久性地捕获。所有这些自然捕集机制确保了绝大多数二氧化碳（高达98％）将被安全地捕集到地下达10,000年。即使在不太可能的，监管不善的最坏情况下，至少有78％的注入的CO2可能仍被锁定。