应对气候变化,碳捕集和利用难在哪儿?

2019-2-13 10:25 来源: 科技日报

英国政府近日宣布,将在2020年代中期,投入运营首个碳捕捉、储存以及利用(CCUS)项目,这也是英国应对气候变化的具体措施之一。

碳捕捉

科普
碳捕捉是将工业生产过程中产生的二氧化碳收集起来,防止其进入大气,从而助力碳减排

我国也把“发展二氧化碳捕集利用与封存技术”正式写入了《国家“十三五”科学和技术发展规划》。

那么,现在碳捕捉技术发展成熟了吗?各国研发的碳捕捉技术主要有哪些类型和不同点?应用的难点在哪里?

尽管还不成熟,但已不是最前沿科技

CCUS技术由碳捕集、碳封存和利用三部分组成。

一、碳捕集分三种:

1.燃烧前捕集
在燃料煤燃烧前,先将煤气化得到一氧化碳和氢气,然后再把一氧化碳转化为二氧化碳,再通过分离得到二氧化碳;
2.燃烧后捕集
将燃料煤燃烧后产生的烟气分离,得到二氧化碳;
3.富氧燃烧捕集
将二氧化碳从空气中分离出来,得到高浓度的氧气,再使燃料煤进行充分燃烧后,捕获较为充足的二氧化碳。

 二、碳封存
是指捕捉到的二氧化碳通过公路、铁路、管道和船舶等方式来运输,而管道运输被认为适用于大批量的二氧化碳运送,经济性较好。封存二氧化碳,一般要求注入距离地面至少800米的合适地下岩层,在这样的深度下压力才能将二氧化碳转换成“超临界流体”,使其不易泄漏;也可注入废弃煤层和天然气、石油储层等,达到埋存二氧化碳和提高油气采收率的双重目的。

注意
尽管目前CCUS技术还不成熟,但是煤炭信息研究院能源安全研究所能源经济中心主任孙超表示,CCUS已经不算产业链上最前沿的科技了。同时,碳捕捉及封存成本高昂,阻碍了其大规模推广。

不断研发中的新技术,市场前景看好

CCUS技术中的碳捕集可分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等。其中,化学吸收法被认为市场前景最好,受重视程度也最高。

不过,相应的新技术也在不断研发中。如中国科学院武汉岩石力学所二氧化碳地质封存学科组正在开发“二氧化碳驱采水”技术,其原理是通过二氧化碳的提取把地下水置换出来,在置换过程中,二氧化碳被封存到地下。置换出的咸水如同石油一样,可从中提取有价值的元素或把水淡化处理后用于生产生活。

“依据我国国情,我们选择的最佳应对方案是‘二氧化碳驱采水’技术。”中科院武汉岩石力学所研究员李琦表示,我国已基本掌握“二氧化碳驱采水”的技术要领。

成本高昂、缺乏全流程示范经验

CCUS示范项目的成本相对较高,是阻碍其发展的主要原因。据统计,目前CCUS示范工程投资额都在数亿元人民币的规模。仍有待提升的CCUS技术水平,是制约其发展的又一障碍。在我国,CCUS试验示范还处于起步阶段。
不过,国际能源署(IEA)2018年12月发布报告称,煤炭消费量持续稳健情况下,为了达到气候行动目标,就必须使用碳捕捉、封存与利用这一新兴技术。IEA署长法提赫·比罗尔表示:“简单来说,要实现我们的可持续发展目标,没有CCUS将不会有未来。”

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