DQZHAN訊：二氧化碳那么多怎么辦？挖個(gè)坑埋了唄！
1名字這么長(zhǎng)的“碳捕集及儲(chǔ)存”是個(gè)什么鬼?
碳捕集及儲(chǔ)存(Carbon capture and sequestration，后文中簡(jiǎn)稱為CCS)，是一種收集二氧化碳，將它們運(yùn)輸至儲(chǔ)存地點(diǎn)并長(zhǎng)期封存的技術(shù)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是找個(gè)坑把二氧化碳埋了，不讓它逃進(jìn)大氣層里招欠。
已經(jīng)排放進(jìn)大氣層的二氧化碳很不容易大量捕集，所以CCS主要針對(duì)的是在點(diǎn)源污染(火力發(fā)電站等) 處收集的氣體。不用多說(shuō)大家也知道，這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)是為了減輕使用化石燃料時(shí)所釋出的二氧化碳而造成的全球變暖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用CCS技術(shù)的電廠能減少80-90%的年均二氧化碳排放量，所以CCS被認(rèn)為是大規(guī)模減少碳排放、減緩全球變暖*有前景的方法之一。CCS雖然不能逆轉(zhuǎn)已經(jīng)存在的氣候變暖形勢(shì)，但是它的確給因氣候變化而岌岌可危的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)一線希望。
2在哪挖坑，怎么埋?
其實(shí)埋二氧化碳也沒(méi)什么特別的，埋地里、埋水里都可以，關(guān)鍵是坑要挖得深，埋要埋得嚴(yán)實(shí)!
二氧化碳封存的方法一般說(shuō)來(lái)可分為地質(zhì)封存和礦物封存兩類。(還有一種方法叫做海洋封存，不過(guò)由于實(shí)際操作中很難防止泄露，而一旦發(fā)生泄露也很難及時(shí)補(bǔ)救，所以在很多地方已經(jīng)禁用了。)
地質(zhì)封存是神馬?
地質(zhì)封存一般是將超臨界狀態(tài)(氣態(tài)液態(tài)的混合體)的二氧化碳注入深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行封存。常見(jiàn)的適宜碳封存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括油田、氣田、咸水層、不可開(kāi)采的煤礦等。二氧化碳性質(zhì)穩(wěn)定，所以我們不用擔(dān)心注入到地下的氣體引起爆炸或產(chǎn)生**等災(zāi)害。如果地質(zhì)封存點(diǎn)經(jīng)過(guò)謹(jǐn)慎的考察與精心的管理，確定沒(méi)有泄露，注入地層中的二氧化碳可封存一千年以上。
有趣的是，地質(zhì)封存技術(shù)*初的目的根本不是減緩全球變暖，而是提高化石能源產(chǎn)量。把二氧化碳注入油田或氣田用以驅(qū)油或驅(qū)氣可以提高30-60%采收率——這樣既提高原油產(chǎn)量，又減少污染的方法，確實(shí)是解決了人類面臨的巨大難題。
礦物封存又是神馬?
礦物封存是指通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)(主要是CO2與含Mg和Ca的礦物發(fā)生的放熱反應(yīng))，在催化劑的輔助下，把氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的固體碳酸鹽(主要是菱鎂礦MgCO3和方解石CaCO3)。
礦物封存和地質(zhì)封存相似之處在于，它們都是需要把二氧化碳注入到地下;但地質(zhì)封存只是單純的物理封存法，不存在二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳酸鹽的化學(xué)反應(yīng)?？茖W(xué)家的思維其實(shí)很簡(jiǎn)單，既然二氧化碳?xì)怏w這么討厭，那我們就發(fā)個(gè)大招兒把它石化了嘛。
不過(guò)，科學(xué)也是源于生活，二氧化碳轉(zhuǎn)化成碳酸鹽的現(xiàn)象在自然界是普遍存在的，比如我們常見(jiàn)的大理石和石灰?guī)r就有很大一部分是這樣形成的。這樣的自然現(xiàn)象雖然存在，但是化學(xué)反應(yīng)非常緩慢，往往需要數(shù)百年甚至上千年的時(shí)間才能觀測(cè)到顯著的變化?？茖W(xué)家所研究的，是怎樣加快這樣的化學(xué)反應(yīng)，在**且經(jīng)濟(jì)的條件下，讓二氧化碳的排放和回收可以得到平衡。礦物封存是一種相對(duì)比較新的技術(shù)，目前還處于理論和實(shí)驗(yàn)研究階段，沒(méi)有投入大規(guī)模的工業(yè)使用。
礦物封存好麻煩的樣子，我們鼓搗它做什么?
首先是**性，二氧化碳轉(zhuǎn)化成了碳酸鹽之后，我們就再也不用擔(dān)心氣體泄漏的問(wèn)題了，可以說(shuō)是一勞永逸。而且反應(yīng)過(guò)程中也不會(huì)產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。相比之下，地質(zhì)封存則需要長(zhǎng)期的監(jiān)控，因?yàn)楦邼舛鹊亩趸夹孤稌?huì)造成重大**隱患。
另外，地球上含鎂和含鈣的礦物非常多且分布廣泛(研究表明，美國(guó)擁有足夠儲(chǔ)存500-900年碳排量的礦物)，我們不用像地質(zhì)封存那樣到處尋找穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)儲(chǔ)存氣體。
3說(shuō)了半天，CCS這玩意兒到底靠譜么?
到2017年年底，全球預(yù)計(jì)會(huì)有21個(gè)大型CCS工程投入使用，預(yù)計(jì)可以每年回收4000萬(wàn)噸二氧化碳。據(jù)估計(jì)，每年全球的二氧化碳總排放量約為95000萬(wàn)噸，其中25%來(lái)自發(fā)電站(也就是20000萬(wàn)噸左右);那么理論上講，這21個(gè)CCS項(xiàng)目就可以回收處理掉1/5來(lái)自火力發(fā)電廠的二氧化碳。寫(xiě)了這么一大堆數(shù)字，到底是想說(shuō)什么呢? 我是想說(shuō)，CCS是很靠譜的。有了CCS，零碳排時(shí)代真的就不再遙不可及了。
——可是這么好的先進(jìn)科技，為啥不每個(gè)電廠都配一個(gè)呢?
畢竟CCS跟這世界上大部分好用的東西一樣，靠譜，但是貴。二氧化碳在污染源的捕集，從捕集地到封存地的運(yùn)輸，將氣體壓縮到超臨界狀態(tài)，注入到地下封存等等過(guò)程全都需要能源。有研究表明，使用CCS的電廠會(huì)比不使用CCS的電廠多消耗25%的燃料。消耗能源更多就意味著成本更高。比如美國(guó)，CCS沒(méi)有投入使用的情況下，平均電價(jià)是10.45美分/千瓦時(shí);如果CCS投入使用，粉煤發(fā)電站的電價(jià)會(huì)提高2.8-4.4美分/千瓦時(shí)，天然氣發(fā)電站的電價(jià)會(huì)提高1.7-3.1美分/千瓦時(shí)。也就是說(shuō)，以現(xiàn)有的技術(shù)水平為基礎(chǔ)，CCS的普及可能會(huì)導(dǎo)致電價(jià)高達(dá)16-42%的增長(zhǎng)。所以有的科學(xué)家會(huì)斥責(zé)CCS技術(shù)不過(guò)是自欺欺人，與其說(shuō)是新科技，不如說(shuō)是拆了東墻補(bǔ)西墻，而不能真正意義上的解決全球氣候變暖的問(wèn)題。CCS和很多綠色科技面臨著同樣的問(wèn)題，它們都十分靠譜，但是無(wú)法大規(guī)模使用，因?yàn)槲覀冦y子不夠。
當(dāng)然，目前我們對(duì)CCS的研究還不算完善，這個(gè)愁人的結(jié)論也許很快就會(huì)被推翻。另外，CCS雖然消耗能源，但在地質(zhì)封存的過(guò)程中，它也提高能源的采收率。所以，CCS的收支平衡還是有可能做到的。
我想大家讀到這里都多多少少有點(diǎn)糾結(jié)，在能源緊缺的當(dāng)下，我們真的愿意選擇多消耗25%的能源來(lái)減緩全球變暖嗎?看看每個(gè)月的賬單，我們真的愿意把電費(fèi)乘以1.4嗎?可是如果現(xiàn)在不去解決碳排放問(wèn)題，多年之后我們會(huì)不會(huì)根本就沒(méi)有選擇的余地呢?
