作者:张巧玲 来源:中国科学报 发布时间:2012-5-29 8:29:26
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二氧化碳:“封存”变“储存” 有望资源化
 
■本报记者 张巧玲
 
当下,在很多人眼中,二氧化碳就像是温室效应的代名词。二氧化碳减排几乎已成全球共识,但二氧化碳所具备的实用价值却逐渐被遗忘。
 
实际上,二氧化碳的使用范围广泛,在消防上可做成干冰,在机械加工领域可以用来做弧焊保护气,在化工生产上则是重要的原材料,而食品级的二氧化碳在啤酒饮料、蔬菜保鲜、烟丝膨化等领域中的应用十分广泛。
 
近日,北京交通大学教授王永红在接受《中国科学报》采访时表示,二氧化碳有待进一步的开发利用,而目前国内外主要采用“封存”技术来处理工业生产过程中产生的二氧化碳,但岩石裂缝中封存的碳很难实现方便的资源化利用。
 
为此,王永红所在的中美二氧化碳储存与捕获应用研发中心,提出了碳储存资源化利用的理念,变二氧化碳“封存”为“储存”。
 
“主要想解决目前二氧化碳‘封堵无法利用’的问题,同时开展二氧化碳的资源化应用研究。”王永红表示。
 
全球积极开展碳“封存”研究
 
尽管我国目前的能源结构已趋向多元化,但煤炭的主导地位至今仍无法动摇。
 
中国工程院院士王梦恕在接受《中国科学报》采访时介绍说,我国的发电总量中仍有72%是靠煤炭发电。同时,他给记者算了这样一笔账:2000年,全国用煤量为10亿吨,到2010年增至34亿吨,现在全国每年的用煤量仍在以1亿吨的速度增长。“按照每年燃烧35亿吨煤炭计算,每年因此产生的二氧化碳已超过70亿吨。”
 
这个数字完全违背我国减排的目标,而全球形势也不容乐观。
 
近年来,面对日益艰巨的碳减排任务,各国开始积极开展二氧化碳封存与捕获应用(CCSU)的研究工作,已有国家在一些油田进行现场和应用研究,部分国家已进入商业化运作。
 
王永红介绍说,碳封存主要是指将从工业生产或能源转化过程中分离出来的碳输送到选择的封存地点,注入地下具有密封性能的地层中使之长期与大气隔绝的过程。
 
目前,碳深部隔离储存的地点和方式主要包括:已废弃、无商业开采价值的油气田,深部煤层、深海隔离,深含水层隔离等,即将二氧化碳封存至岩石缝隙中。
 
2006年以后,我国也开始了相关研究工作,目前已初步完成碳排放源调查、CCSU封存潜力评估、CCSU关联技术要素的现状调查等工作。
 
2010年8月,神华集团启动了国内第一个二氧化碳捕获与地质封存工程,目前已完成二氧化碳捕获装置和灌注井施工等工作,并进行了初步灌注试验。
 
“储存”关键技术有待突破
 
然而,由于碳被封存在岩石裂缝中,很难方便地实现其资源化利用。
 
王永红告诉记者,虽然目前“封存”依然是对付二氧化碳最有效的办法,但却是一种无奈的选择。“由于储存二氧化碳的一些关键技术没有被突破,因此出现了‘封存’与‘储存’并存的局面。”
 
针对该问题,2010年12月,北京交通大学成立中美二氧化碳储存与捕获应用研发中心,旨在共同研究二氧化碳储存与应用的关键科学问题。该中心利用现有的有色金属矿洞、巷道等地下工程,提出将二氧化碳转为液态后进行储存,以备今后资源化利用的理念。
 
“如果以液态形式储存,等大规模的商业应用需求产生时,被储存的二氧化碳就可以像灌氧一样进行再利用。”王永红表示。
 
目前,他们正积极申请相关研究项目,希望通过开展基础研究工作,发展适合我国国情的规模化碳储存及高效利用理论,并将研究成果转化为技术,实现碳储存和资源化利用示范。
 
王梦恕则向记者透露,他们已在阜阳的一座废旧铁矿及焦作的一个煤矿洞室开展相关的研究试验工作。
 
“利用旧矿的巷道、洞室进行二氧化碳储存,还需要研究地震等各种灾害出现时,如何保证洞室运营的稳定性。”王梦恕说。
 
据了解,一系列针对二氧化碳储存的关键科学问题研究也已铺开。例如,复杂环境下大型地下碳储存工程的选址理论及长期服役安全性评价,复杂多孔岩土体介质及组构特征对碳存储、资源化利用及地下工程服役的控制作用,多孔裂隙岩土/体介质强/弱扰动作用下大型地下工程力学行为演化规律及机理等。
 
《中国科学报》 (2012-05-29 A4 综合)
 
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