作者:马卓敏 来源:中国科学报 发布时间:2016/6/23 10:25:52
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碳捕捉:将二氧化碳“赶回地下”

 

■本报记者 马卓敏

为解决全球变暖问题,科学家日前在冰岛成功地将二氧化碳灌到地底下的火山玄武岩土壤,从而把二氧化碳变成石头永久封存。这项引发全球关注的重要进展,采用的就是碳捕捉以及封存技术。

在全球变暖的大背景下,如何处理不断增长的二氧化碳排放是一个世界性难题。其中,碳捕捉与封存被视为一种重要的解决方案。当下,世界各地的科学家、企业家已纷纷行动起来,欲将恼人的二氧化碳“赶回地下”。

迎来发展“春天”

“碳捕捉与封存”技术的特点是从工业生产或燃烧化石燃料所产生的气体中分离出二氧化碳,之后将其注入一定深度的地下岩层内进行永久封存。伴随各国进一步寻求减少温室气体排放方法的夙愿未了,此举引发普遍关注。

在我国,“发展二氧化碳捕集利用与封存技术”已被正式写入《国家“十三五”科学和技术发展规划》。这意味着,此项技术在我国迎来了发展的“春天”。

作为“碳捕捉与封存”技术的“把关人”,在中科院武汉岩石力学所二氧化碳地质封存学科组组长李小春眼中,虽然技术上的诸多瓶颈仍旧存在,大规模开发的成本依然昂贵,但他们的斗志依然高昂。

李小春告诉记者,他们正努力从分子动力学层面入手,着力研究和解决二氧化碳气体与岩石反应的相关技术问题。

“虽然国外已经开展了一些技术实践,但我们必须从我国的地质特点出发开展工作。”李小春表示,他们已开始针对我国的一些主要盆地,开展二氧化碳地质封存容量、经济性以及技术障碍等方面的分析和设计,为下一步的试验示范夯实基础。

解决水问题

在碳捕捉与封存的技术开发中,水问题是不可回避的难点。早在2014年,中美两国就联合呼吁在改进“碳捕捉和封存”技术方面做出示范,在提高碳封存能力的同时缓解用水压力。

“依据我国国情,我们选择的最佳应对方案是‘二氧化碳驱采水’技术。这会让二氧化碳的封存与利用相得益彰。”与李小春同属一个课题组的中科院武汉岩石力学所研究员李琦介绍说,此项技术是二氧化碳地质利用技术的其中一种,也是“二氧化碳封存”技术中的一个重要“选项”,非常适合在我国发展。

据了解,其原理是通过对二氧化碳的提取把地下水置换出来,而在置换的过程中,二氧化碳也被封存到了地下。置换出的咸水如同石油一样。人们可以提取有价值的元素,或者把水淡化处理后用于生产生活。

虽然这种技术在我国还属刚刚起步阶段,但李琦介绍说,在该技术刚被提出来时,技术人员便已经迫不及待“上马”了。如今,经过三代技术演变,我国已基本掌握“二氧化碳驱采水”的技术要领。

不过,李琦表示,现在有些人误认为,他们的目的是提取水,其实这是完全错误的想法。“如果不以碳减排为目的,仅仅提取这些咸水是得不偿失的。”

基于减少能源消耗的明确态度,我国政府非常支持利用这些提取水。“包括美国在内的很多国家都在尝试。”李琦说。

如今,李琦他们正在寻找合适的地点,示范“二氧化碳驱采水”技术,并已经完成了针对“碳捕捉与封存”技术在中国发展潜力的国家评定。评定发现,新疆地区在二氧化碳深盐水层埋存方面拥有巨大潜能。

关于泄漏可能性

目前,一些在碳捕捉与封存领域颇具实力的国家,已在陆地、海底咸水层中封存了上百万吨二氧化碳。

虽然已有充足的运行经验,但如何防止二氧化碳在未来的地质变迁过程中不泄漏仍是个问题。为此,北京大学环境与能源学院教授栾胜基告诉记者,与核废料封存是一个道理,在封存二氧化碳前都要进行相应的地质测评,设定封存的生存周期,并在人类的生存周期内看这种泄漏风险是否可以接受。“虽然地质年代是循环的,也是有风险的,但一般选择的封存地点都是风险比较小的区域。一两亿年后,这些二氧化碳会自然地变成化石原料,对人类就再无风险了。”

而从技术层面考虑,要成功封存二氧化碳,就需要千米之下的岩体“配合”。李小春认为,只有在这样的深度下,压力才会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”,从而使其不易泄漏,造成污染。

《中国科学报》 (2016-06-23 第4版 综合)
 
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2016/6/29 23:39:31 keplercorot
孕育生命的液态二氧化碳海洋

我们未来在宇宙中发现的海洋可能大部分 由液态二氧化碳组成。想像一下,在传统所谓“可居住带”边缘外有一颗超级地球,它的质量是地球的2到5倍,大气压强是地球10倍以上,表面温度是负20摄氏度以下 ,那么二氧化碳就变为液态。二氧化碳是宇宙中极常见的分子。因此这颗行星就会有广阔的二氧化碳海洋。海里也许有奇特的生命。液态二氧化碳作用相当于水。
2016/6/23 14:46:20 darkskin
great!
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