二氧化碳捕获与存储技术(CCS),决定能源可持续发展的关键一环

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Text/drifting Atlantis

The sustainable and clean development of energy may be the ultimate goal of energy in our human society, but it is doomed to the forefront before achieving this goal.

But the problem is that our own development has affected the environment we live on. Due to the massive use of fossil fuels and industrial development, humans have already emitted carbon (mainly carbon dioxide) far beyond the Earth's own recycling capacity. These emissions of carbon accelerate the process of global warming, making our living environment a huge threat. So the problem we are currently facing is the choice between energy and the environment.

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Choice is always tough. But the carbon capture and storage technology (CCS) developed in energy may bring a glimmer of hope for global warming. Let's share this aspect with everyone today.

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Carbon capture and storage refers to the transportation of large carbon dioxide sources, mainly carbon dioxide emissions from power plants, chemical plants, refineries, cement plants, etc. to specific locations and storage, making it difficult to re-enter the atmosphere. These storage locations are usually underground or ocean.

Current carbon capture and storage technologies capture and store 90% of these large carbon dioxide sources.

Carbon dioxide capture and storage is clearly divided into two major processes of capture and storage. Let's take a look at the main capture and storage methods.

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The main storage and use of carbon dioxide

There are three main ways to capture carbon dioxide: post-combustion capture, pre-combustion capture, and oxyfuel combustion capture.

1. Capture after combustion

xx该方法主要应用于传统发电厂。二氧化碳的捕获主要由尾气捕获。传统发电厂的废气主要是氮气和水蒸气,其中只有15%是二氧化碳。

在捕获之前,发电厂的传统烟囱需要用填充有捕获二氧化碳(例如氨)的溶剂的吸收塔代替。废气通过吸收塔后,二氧化碳被溶剂吸收,然后容器进入分离塔,得到非常纯的二氧化碳。

2.燃烧前捕获

这种捕获主要适用于煤气化联合循环发电厂。煤被气化以产生由一氧化碳和氢气制成的合成气,但该过程也产生大量的二氧化碳。可以在燃烧之前通过预燃烧过滤和捕获该混合物中的二氧化碳。

3.富氧燃烧捕获

这种方式实际上是改善废气成分。当在空气中燃烧时,化石燃料煤,石油和天然气仅产生3%至15%的二氧化碳。

燃烧时,其废气主要含有二氧化碳和水蒸气。通过冷却废气中的水蒸气可以获得几乎纯的二氧化碳。但是,这个过程需要分离空气。将空气分离成液态氧和液氮需要发电站15%的功率,这是昂贵的。

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德国Vattenfall的二氧化碳捕集设施

捕获的二氧化碳主要以三种形式储存:储存在地层中,储存在海洋中,并储存在矿物中。

1存储在编队中

该方法也称为“地质储存”,将捕获的二氧化碳转化为高压液体形式的超临界二氧化碳。然后将该二氧化碳流体直接注入沉积地层中。

这些地层可以是废弃的油田和气田,因为它们具有完整的疏水特征,即岩石上层有一层不透水的覆盖层。当气体注入其中时,可以保证它不会轻易地流失到大气中。同时,盐岩层,煤层和玄武火山岩地层也可用作二氧化碳储存场所。

事实上,在目前的石油开采业中,在常规油田的二次开采过程中,二氧化碳被注入地下以提高采收率,这也是一定程度上二氧化碳的储存方法。

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地层中的二氧化碳

2存储在海洋中

深海承受着巨大的压力,水本身具有极好的溶解二氧化碳的能力(可乐就是一个例子)。所以深海是储存二氧化碳的巨大容器。

但是,这种方式存在环境问题。注入深海的大量二氧化碳会杀死海洋生物,二氧化碳被用作窒息剂。同时,由于二氧化碳与水反应形成碳酸根离子,这导致水的酸度增加,因此目前对整个海洋系统的影响是不可估量的。

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海洋和陆地存储形式

3储存在矿物中

二氧化碳本身是一种相对活跃的气体,以碳酸镁或碳酸钙的形式储存在矿物中,确保它不易返回大气。

当然,这种方法也存在成本高的问题。据IPCC称,估计电厂需要消耗60%~180%的电力。

二氧化碳的捕获和储存完全没有报酬且成本高昂,纯粹是出于未来的环境考虑。但在目前的商业环境中,很少有商家或积极选择这样做。这需要政府的强制干预,否则将很难实施。

未来的新技术可以帮助这种公共产品,如新材料和纳米技术,生产能够有效吸收二氧化碳的材料,但仍然期待技术的成熟和降低成本。

有效利用能源+可再生能源+二氧化碳捕集和封存技术可能会给我们一些时间,但问题是我们需要多少时间?