降低温室气体排放以防止气候变化而带来的各种影响,要求人类改变发电方式、供暖方式以及出行方式。这些改变包括开发可再生能源,使用低碳却高能效的燃料。然而,在未来数十年内化石燃料仍将被广泛使用的情况下,必须降低因使用化石燃料所产生的排放。
由于碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)是将工业生产所产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中,因此被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济可行的方法,得到了广泛的关注。
例如前段时间中美再次发表的应对气候变化联合声明中的第13条提到双方通过中美气候变
化工作组各合作倡议取得了具体进展,其中就包括了CCS技术的合作倡议,并且两国已选定延长石油运行的位于延安-榆林地区作为“碳捕集利用封存项目”的场址。
CCS技术可分为捕集、
运输以及封存三个步骤。二氧化碳的捕集是把二氧化碳从在燃烧化石燃料用于发电过程或工业生产过程所产生的其他气体分离开,主要有以下3个途径(见图1):
图1 二氧化碳捕集的主要途径
其中,流程(1)是作为一个纯的或接近纯的二氧化碳气流,或者来自于一个现有的工业过程,或者通过重新设计一个过程来产生这样的气流(例如,纯氧燃烧电站、燃烧前燃料气化);
(2)是将来自一个工业过程的排放浓缩为一个纯的或接近纯的二氧化碳气流(例如,从发电站或
水泥厂燃烧后的烟气中进行分离);
(3)直接的空气捕集,形成二氧化碳气流或进入一个化学性质稳定的终端产品(例如,
钢铁渣矿化)。
一旦从烟道气中分离,二氧化碳将被压缩并运送到适合进行地质封存的地点。目前,二氧化碳已经可以通过管道、轮船和罐车进行运送,主要用于工业或用于提高油田气的油气采收率。
CCS技术的最后阶段是将二氧化碳将被注入到深部底下岩层,通常是在至少距地表以下1公里的位置,使得二氧化碳以液态形式存在并且可以在多孔岩中间流动从而填充岩石中的空隙。一般封存的方式可分为地质封存和海洋封存。注入后,一系列传感技术将被用于监测二氧化碳在岩层间的流动情况。寻找理想的封存地点需要收集大量的数据,并需要花费较长的时间与大量的努力。
目前,商业化的二氧化碳捕集已经运营了一段时间,技术已发展得较为成熟,而二氧化碳封存技术各国还在进行大规模的实验。而影响CCS技术推广的影响因素主要来自于成本与技术。就成本因素而言,CCS的成本来自于捕集、运输与封存过程,据报道,CCS的成本为50-90美元/吨,而只有当捕集和封存成本降低到25-30美元/吨时,CCS技术才可能大规模推广。此外,CCS的进展也面临很多技术
难题,例如运输二氧化碳需要对其进行干燥和压缩以节省运输能耗和费用;二氧化碳的封存需要相当高的技术标准以避免二氧化碳泄露等。
因此,虽然众多研究表明CCS在达成气候目标方面是至关重要的,但CCS技术的推动也需要我们采取各种行动来予以支持。而对于我国推广CCS技术的建议,首先需要建立并增加对CCS项目专项基金的投资,以分摊投资风险;其次,我国即将启动全国碳
市场,而各试点
碳市场也已试水数年,因此在未来可以将CCS项目纳入自愿
减排市场,以此保障CCS项目建设的资金渠道;加强国际合作与交流,吸引扩大国际金融机构的资金支持以及发达国家的技术支持;整合热电厂,由于小型电厂和旧电厂难以具备足够的资金与技术实力来推广CCS项目,因此可以将小型电厂进行整合,建立大型电厂。