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碳捕捉封存最新(二氧化碳驅(qū)采水技術(shù))或解決中國缺水難題

2014-11-30 10:09 來源: 福布斯中文網(wǎng) |作者: Peter Fairley

本月中美兩國就氣候問題達(dá)成了一項歷史性協(xié)議,在一個引人注意的注腳中,中國國家主席習(xí)近平與美國總統(tǒng)奧巴馬呼吁在改進(jìn)碳捕捉和封存(CCS)技術(shù)方面做出示范,能在提高碳封存能力的同時緩解用水壓力,不過如何改進(jìn)到目前為止尚不明朗。這樣的技術(shù)升級對中國來說顯然具有吸引力,中國現(xiàn)在是全球最大的碳排放國,同時又面臨著嚴(yán)峻的水資源匱乏,在煤炭資源豐富的中國北部和西部地區(qū)情況尤為如此。

正如憂思科學(xué)家聯(lián)盟(Union of Concerned Scientists)在其博客The Equation中所說:“攻克這一難題……對中國來說可能意義非凡?!?/div>

習(xí)近平與奧巴馬在協(xié)議中承諾,中美兩國將共同出資建設(shè)一個項目,把每年捕捉到的約100萬噸二氧化碳(二氧化碳)注入地下深處,并在此過程中產(chǎn)出約140萬立方米的水。一個頗有潛力的實驗對象就是綠色煤電公司,這是一家位于天津的先進(jìn)燃煤發(fā)電廠,當(dāng)初的建設(shè)目的就是作為CCS技術(shù)的試驗田。

這種“二氧化碳驅(qū)采水技術(shù)”可理解為“二氧化碳驅(qū)采油技術(shù)”的衍生品,北美有好幾家燃煤發(fā)電廠就是靠這種技術(shù)來為安裝碳捕捉裝置提供資金。這些電廠包括位于加拿大薩斯喀徹溫省埃斯特萬的一家改造升級過的燃煤電廠。該廠最近成為了第一家對自身二氧化碳排放進(jìn)行捕捉的燃煤電廠。加拿大公用事業(yè)公司薩斯喀徹溫省立電力公司(SaskPower)將100萬噸經(jīng)壓縮處理的二氧化碳賣給附近一座已趨“老齡化”的油田,在將二氧化碳注入含油層之后能夠令石油加速涌出。

如果提高石油產(chǎn)量是讓CCS技術(shù)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的一個方法,那么利用CCS技術(shù)產(chǎn)出水則主要是為了給在深鹽水層埋存二氧化碳騰出空間。如果CCS技術(shù)在化石燃料發(fā)電中被普遍采用,那么二氧化碳的深鹽水層埋存則是在地質(zhì)學(xué)家看來最為可能的儲存手段。用二氧化碳置換咸水不像置換石油時那樣能夠創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益,但也有一些潛在的巨大好處,首當(dāng)其沖的就是減少含水層所受的壓力。

壓力過高可能會使巖石蓋層發(fā)生破裂,令封存的二氧化碳出現(xiàn)泄漏,五年前阿爾及利亞的一個二氧化碳封存基地發(fā)現(xiàn)了未曾預(yù)見的地質(zhì)變形,從而突顯了泄漏威脅。存儲在地下2公里深處的385萬噸二氧化碳絲毫沒有泄漏,但操作人員還是提前終止了注入作業(yè),對泄漏風(fēng)險的擔(dān)心還令德國一個重要的CCS項目陷入癱瘓。今年5月,牽頭這一德國項目的歐洲電力巨頭Vattenfall終止了其在該項目上的研發(fā)活動。降低地質(zhì)層所受壓力能夠降低泄漏風(fēng)險,并能夠更快更大規(guī)模地完成二氧化碳注入。國際能源署(International Energy Agency)2012年在巴黎出具的一份關(guān)于置換地下水的報告發(fā)現(xiàn),澳大利亞的一個大型CCS項目能夠通過將水置換出來,從而將二氧化碳的存儲能力從9,730萬噸提升到6億噸以上。

與此同時,被置換出來的水,如果能夠進(jìn)行淡化處理,也可以派很多用場。只消看看中國二氧化碳的排放大戶——燃煤發(fā)電廠——就行了。這些發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中需要消耗大量的冷卻水,而且碳捕捉操作很可能會進(jìn)一步增加用水量。

今年7月,中美兩國在為本月達(dá)成的環(huán)保協(xié)議進(jìn)行協(xié)商的一次雙邊會談上,中美清潔能源聯(lián)合研究中心對于在天津綠色煤電公司工廠附近部署二氧化碳驅(qū)采水技術(shù)進(jìn)行了可行性研究。其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表于今年9月份在杭州召開的中美二氧化碳減排控制技術(shù)研討會上。據(jù)該研究團(tuán)隊的一位成員——加拿大勞倫斯-李維摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Lab)的地質(zhì)化學(xué)家——比爾·布希爾(Bill Bourcier)稱,研究結(jié)果毫無保留地認(rèn)可這一技術(shù)。

綠色煤電公司采用的是旨在促進(jìn)碳捕捉的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)技術(shù)。據(jù)這份可行性研究顯示,綠色煤電公司目前每年向飲料生產(chǎn)商出售10萬噸二氧化碳,并準(zhǔn)備將二氧化碳的捕捉量提高到每年100萬到200萬噸之間。雖然掌握綠色煤電公司控股權(quán)的華能集團(tuán)曾表示,將把捕捉到的二氧化碳賣給石油公司用于提升石油產(chǎn)量,但這個中美研究團(tuán)隊的任務(wù)是:快速評估二氧化碳能否被安全地儲存在天津周邊由大量地質(zhì)錯層封閉形成的鹽水層中。



碳捕捉封存或解決中國缺水難

該研究發(fā)現(xiàn),抽取地下鹽水能明顯降低二氧化碳泄露的風(fēng)險,同時還提供了經(jīng)濟(jì)的工業(yè)用水。該報告保守估計,凈化這些鹽度已經(jīng)很低的水,其成本在每立方米14到18元人民幣(約合2.28-2.93美元)之間,是加利福尼亞州淡化海水成本的兩倍,但布希爾表示實際成本很可能要低得多,也許可低至每立方米50美分。不管怎樣,他說,這在一家燃煤發(fā)電廠的總運營預(yù)算中可謂“九牛一毛”。

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