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节能环保
最新研究:碳捕获与封存并不那么理想
2016-04-27 15:35:27   来源: 中国煤炭报

 如果要控制燃烧后排放到空气中的二氧化碳,那么碳捕获与封存就是不得不考虑的现实问题。尽管这项技术已经取得了一些进展,但是来自美国麻省理工学院的最新研究却显示,地球的“肚子”可能装不下人们以为的那么多二氧化碳。

  来自麻省理工学院地球、大气和行星科学系的两位研究人员发现,将二氧化碳注入地底 7000英尺(1英尺约合0.33米)深处,只有一小部分二氧化碳会凝固并变成岩石状,剩下的二氧化碳会保持一种更“稀薄的状态”。如果将二氧化碳储存在含有丰富咸水的深部含水层中,那么二氧化碳能较为完全地凝固。然而,研究人员发现,二氧化碳在这种环境下凝固的过程中能产生“一堵墙”,这堵“墙”能阻止二氧化碳与咸水发生化学反应。

  “如果二氧化碳能凝固成岩石状,那么它将保持稳定状态,而且可以永久储存下去。”研究人员之一约西·科恩(Yossi Cohen)说,“然而,如果它停留在气体或者液体状态,那么它将具有流动性,很有可能会重新返回空气中。”另一位研究人员是丹尼尔·罗斯曼(Daniel Rothman)。这两位研究人员试图模拟出二氧化碳注入到含水层后发生化学反应的过程。

  在很多人看来,碳捕获与封存并不是切实可行的方法,因为它的成本太高,技术难度也很大,如果有更加经济的方式,又或者其他可以少排放二氧化碳的能源(如天然气、核能等)能占据能源主导地位,那么这项技术很快就会“出局”。

  然而,对另一些人来说,煤炭仍将在能源格局中占有十分重要的位置,2035年,全球60%的电力仍将由煤炭提供,其中大部分煤炭需求将来自于发展中国家。来自美国政府的专家也表示,未来20年,燃煤发电仍将占美国总发电量的35%。

  美国环保署说,碳捕获与封存可以将燃煤电厂和其他工厂排放的90%的二氧化碳封存到地下——如果能够成功封存的话。

  根据美国国会研究处(Congressional Research Service)的数据,发电厂排放的二氧化碳占到美国二氧化碳排放总量的三分之二。可以对排放二氧化碳的罪魁祸首——老式燃煤发电厂的设施进行改造,使二氧化碳在离开烟囱之前就被捕获。但是这种方法被公认为比修建新的、带有碳捕获设施的燃气发电厂更加低效。

  现在,全球最大的碳捕获与封存示范项目位于挪威。挪威国家石油公司每年将100万吨二氧化碳注入挪威海深部含水层中。

  根据全球碳捕获与封存研究院(Global CCS Institute)的数据,全球当前有13个大型的碳捕获与封存项目正处于运作中,此外还有9个项目正在建设中。全球碳捕获与封存研究院补充说,这22个项目未来每年可以捕获4000万吨二氧化碳。与此同时,还有14个项目正在酝酿中。全球最大的具有碳捕获与封存能力的发电站是位于加拿大萨斯喀彻温省埃斯特万市的边界大坝(Boundary Dam)发电站,该发电站已经于2014年10月2日开始发电。

  2014年,日本的三菱重工株式会社(Mitsubishi Heavy Industries)和美国南方电力公司(Southern Co)共同宣布,他们已经在南方电力公司位于美国阿拉巴马州南部的一个燃煤电厂成功完成碳捕获试验,该电厂能回收其排放的90%的二氧化碳,并将二氧化碳通过一段10英里(1英里约合1.61公里)长的管道注入地下。

  除了在阿拉巴马州的示范电厂,南方电力公司还与美国能源部合作在密西西比河修建了坎伯电厂(Kemper),该电厂将于2015年6月完工。该电厂的投入由之前预计的240亿美元增加到了560亿美元,其中有一半左右的费用由公共财政支持。在坎伯电厂,煤炭将先被气化然后再燃烧,这样能将二氧化碳分离出来。二氧化碳能用来提高原油回收率。

  未来电厂(FutureGen)是另外一个公私合营的“零排放”项目,其中美国能源部投入了110亿美元——占总投入的80%。

  与此同时,康菲石油公司、通用电气公司和荷兰皇家壳牌公司也都投资数十亿美元来发展煤制气项目和碳捕获与封存项目。

  这些项目一般都有一半左右的投入由公共财政支持,这也引发了民众的争议。支持的一方坚称市场需要创新,而反对的一方则认为,燃煤发电永远不可能做到清洁。

  总的来说,碳捕获与封存技术的成本问题将是一个巨大的障碍,而它的实际应用则是另一个问题。

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