未来的 碳捕获和储存 看起来很亮。
它消除化石燃料使用的能力有可能显着减少全球变暖。 但推动这项技术向前发展的关键因素是什么？
燃烧前捕获
燃烧前捕获和储存，也称为 CCUS，是一种很有前途的新技术，可以减少电力行业的碳排放。
该技术用于在燃烧化石燃料之前将二氧化碳隔离在化石燃料中。 在此过程中，燃料被分解为氢气和二氧化碳，然后将其取出进行储存或再利用。
CCUS 最常见的应用是在发电行业。 然而，许多工业过程也可以使用这项技术。
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与燃烧后捕集相比，燃烧前捕集提供更高的效率和更低的能源需求。 它对最新一代的燃煤电厂特别有用。 虽然这项技术需要一些额外的资本投资，但对于大型固定排放源来说，它是一种具有成本效益的选择。
燃烧前捕集可在新建电厂或改造现有电厂中实施。 使用该技术，使用化学溶剂将 CO2 从烟气中分离出来。
溶剂再生后，混合物将通过汽提塔以去除气体中的 CO2。 尾气分离后，可通过管道或轮船输送至贮存场所。
使用燃烧前捕获系统的另一个优势是能够将捕获的 CO2 运输到地下深处的存储位置。
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该方法可用于枯竭煤层或油田。 这些地质封存地点具有多孔性的优势，这使它们成为永久封存 CO2 的可行选择。
存储选项和技术
这里有 多项技术 在决定特定设施的最佳 CO2 封存方法时可供选择。 其中一些包括液体储存、地质储存和固体储存。 可以部署所有这些选项来帮助减少全球变暖。 对于后者，盐层和油田非常适合储存。
其他几个潜在的封存选项包括在水库或含水层中使用地质封存 CO2。 在这些地点储存 CO2 的主要缺点是将捕获的气体运输到该地点的成本。
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最先进的 CO2 捕集和封存技术正在进行小规模测试，但要充分展示其有效性，仍有许多工作要做。
交通运输
由于 CO2 可以以液体、气体和固体形式储存，因此可以通过管道或船舶运输。 许多技术目前正在开发中，包括膜和固体吸附剂。
二氧化碳可以通过船舶、管道或陆路运输。 它也可以储存在深层盐水层或枯竭的煤层中。 根据封存地点的不同，CO2 可以永久封存或重新用于提高石油采收率。
地质构造
深层地质构造中 CO2 的封存是碳捕获和封存争论中的一个重要话题。 地质构造已被用于储存石油和天然气数百万年，它们也有可能储存二氧化碳。
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几个潜在的储存地点包括：矿物碳酸盐化、深层咸水含水层、页岩盆地和气田。 此外，还有几个试点规模的项目已在世界各地开展。
深盐水层
深盐水层 拥有最大的二氧化碳封存能力。 它们是注入盐水的多孔岩层，可以跨越地下巨大的体积。 它们不适合工业用途。
与其他地质封存方法相比，盐水含水层提供了一种更直接的储存 CO2 的方法。 然而，与其他潜在储存地点相比，对它们的研究较少。 因此，有效的储存系统必须基于物理和地球化学捕获机制的结合。
密封机构
有四种主要机制可以防止 CO2 从封存地点逸出。 这些包括结构、物理、地球化学和残余捕集。
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为了防止 CO2 的迁移，所有这四种机制都必须存在。 因此，地质封存过程的有效性取决于所有这些机制的综合影响。
能力和完整性
存储站点的一些最重要的特征是存储资源的容量和完整性。 足够的容量可确保该地点具有安全储存所需的孔隙体积。 它还允许保持适当的注射率。 同样，足够的密封性和渗透性也很重要。
试点规模的项目通常旨在测试捕获和储存 CO2 的特定方法的可行性。 这些努力提供了有关地质封存过程的大量信息。 此外，他们可以回答此类技术的潜在用户感兴趣的问题。
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虽然捕获二氧化碳的成本高得令人望而却步，但生产石油的收入可以抵消储存它的成本。 此外，如果储存地点是地质地点，则受国家法律监管，并通过适当的测量系统将对人类和环境的风险降至最低。
直接空中捕获
直接空气捕获 (DAC) 是一种从大气中去除二氧化碳的新兴技术。 在这种方法中，CO2 分子被流过薄塑料表面的无毒氢氧化钾溶液捕获。
这个过程从空气中隔离二氧化碳，每年捕获数百吨二氧化碳。 然后回收捕获的碳，以便在原始捕获溶液中重复使用。
目前，直接空气捕获正在加拿大和美国的小型工厂中部署。 到 2020 年代中期，第一座大型 DAC 工厂将在美国西南部的二叠纪盆地投入运营。 这些设施的捕集能力高达每年 2 万吨二氧化碳。
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在能源供应丰富且廉价的地区可以大规模部署 DAC。 例如，在美国，天然气处理设施已经开始通过西德克萨斯州的第一条大型管道向油田供应二氧化碳。
许多公司正在探索各种 DAC 技术。 一家名为 Carbon Engineering 的公司正在加拿大斯阔米什建造一座直接空气捕获设施，计划于 2024 年投入运营。
另一家 1PointFive 正在美国开发百万吨级设施，目标是到 70 年获得 2035 个大型 DAC 设施。
在其他公司中，Norsk e-Fuels 财团正在开发一种利用从大气中捕获的碳生产合成燃料的设施。 它的目标是到 2024 年生产多达 XNUMX 万升合成燃料。其他项目包括 HIF Haru Oni eFuels Pilot Plant，旨在从电解氢生产合成燃料。
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另一种 DAC 方法基于吸附剂和胺材料。 他们使用多孔固体载体，与空气中的 CO2 分子结合。 这些吸附剂在中压或低压下运行。
虽然 DAC 仍处于早期阶段，但它已获得欧盟委员会的大力支持。 一些研究和创新项目旨在支持这项技术。
然而，DAC的未来将取决于技术的发展和技术性能。 需要更多的研究来确保安全、高效和可靠地储存捕获的碳。
此外，人们还担心管道、水污染和地震活动的影响。 尽管如此，直接空气捕获仍然是应对气候变化的重要一步。
结论
碳捕获技术的未来充满希望和潜力。 随着世界继续与气候变化的影响作斗争，这些技术有能力在减少全球排放方面发挥重要作用。
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随着投资和发展的增加，我们可以更接近于为所有人创造一个更清洁、更健康的星球。 碳捕获技术有可能改变我们看待能源生产的方式，并减少我们对化石燃料的依赖。