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【视点】二氧化碳竟然可以矿化变成石头

发表于:2016-07-26 11:25:04 来源:DeepTech深科技

CO2在玄武岩层中的矿化速度非常惊人,远远超过了研究人员预期,在不到2年的时间内,该项目近95%的CO2被矿化

工业革命之后,CO2的大量排放引发了全球变暖、极端天气频发以及气候变迁等全球性环境问题。这些频发的环境问题起了全球的广泛关注。为了遏制因气候变化带来的全球性环境恶化,CO2深度减排是人类实现可持续发展目标的必经之路。各国政府和国际组织在CO2减排方面投入了大量的资金和人力。

近日,由南安普敦大学、哥伦比亚大学和冰岛大学等多国研究小组合作参与的碳捕集和封存(Carbon dioxide Capture and Storage,CCS)CarbFix项目,为CO2的有效减排带来了新契机,文章发表在2016年6月10日出版的Science上。

研究人员宣称,他们将CO2注入玄武岩层中,CO2与岩石发生了快速的化学反应并形成了新的碳酸盐矿物,通过这一方法,CO2被永久的“禁锢”在玄武岩含水层里。这是科学家首次成功的将CO2转化为环境友好的碳酸盐矿物并永久封存在玄武岩中。CO2在玄武岩层中的矿化速度非常惊人,远远超过了研究人员预期,在不到2年的时间内,该项目近95%的CO2被矿化[1]。

CCS是什么?

20世纪70年代,CCS(碳捕集和封存)兴起于美国,当时是利用CO2进行驱油以提高石油采收率的技术。经过多年发展,CCS逐渐成为在气候背景条件下控制温室气体排放的重要手段。2005年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)给出了CCS的定义,即将CO2 从工业或相关能源产业的排放源中分离出来,输送并封存在地质构造中,长期与大气隔绝的过程。CCS的基本操作思路可以归纳为:从排放源分离捕获CO2,通过高压管道压缩后运输到封存地点,最后将CO2与大气隔离,达到永久封存的目的。

CCS技术环节解析(CCS在中国:现状、挑战和机遇)[2]

提高能源利用率、开发利用替代能源(可再生能源和核能)以及CCS技术被视为CO2减排的三种重要手段。但就目前人类利用能源技术的水平而言,风能、太阳能等清洁能源在世界能源结构中所占比例还比较低,且单位发电成本也高于化石能源,所以短时间内还难以作为国家支撑能源。因此,现阶段化石燃料依然是人类赖以生活的主要能源。难以把控的CO2源头排放,就使得寻求减少化石燃料使用过程中产生的CO2排放的有效方法显得更为重要。

2008年国际能源署(IEA)的报告中显示,全球气温在升高2℃的情况下,2020年、2030年以及2050年,由提高能效带来的减排份额将分别占当年能源相关减排量的65%、57%和54%。而CCS的减排贡献则会从2020年的3%(占总减排量的比例)提高到10%(2030年),并在2050年达到19%,CCS的减排比重逐渐上升。因此,为了将大气环境中的CO2控制在相对稳定的水平,CCS因其储量大和减排的高效性被广泛研究应用[4]。

各技术减排量当年能源相关减排量的百分比(%)(IEA,2009)[4]

CO2安全封存是CCS是最终落脚点,这一环节从某种程度决定着CCS技术的可行性。目前常用的封存方式包括:海洋封存(将CO2直接释放到海洋水体或者注入海底沉积层中)、地质封存(将CO2封存在地质构造中,常见的封存CO2的地质构造包括石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造等)以及将CO2固化成无机碳酸盐。

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