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      捕捉二氧化碳把它“关”起来 当科学家开起脑洞来……

      发布日期:2017-06-14 11:26:44

      才刚刚进入6月,空气就像着了火,汗流浃背不说,高温更是让人心烦意乱。而导致这一切的“罪魁祸首”,就是导致地球温度不断上升的温室气体——二氧化碳。
      二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中形成一种无形的“玻璃罩”,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间散发,导致地球表面变热。
      地球变热的结果可不仅仅是要多吃几根雪糕这么简单,温室效应正引发冰川加速融化、生物环境恶化以及频繁的极端天气等一系列问题。
      然而,引发温室效应的直接原因,正是人类过多地燃烧煤炭、石油和天然气,并大量排放二氧化碳尾气所造成的。
      目前,人类排放二氧化碳气体的速度,已经远远大于地球上植物吸收二氧化碳的速度。所以,指望大量种树吸收多余的二氧化碳,是来不及了。那么,面对“来势汹汹”的二氧化碳气体,人类还有其它的办法吗?
      有!人类想到一个“简单粗暴”的办法,就是“捕捉”二氧化碳气体,并把它“囚禁”起来。而这一过程,就是全球各国政府、环保组织都非常重视的“碳捕集与封存”项目(CARBEN CHAPTURE & STORAGE),简称CCS。
      CCS简单来说,就是在需要大量燃烧能源的石化厂、发电厂、炼油厂等大型工厂中,通过化学或物理的方法,把排放的二氧化碳废气收集起来,通过施加8MPa以上的压力,使其变成二氧化碳液体,再转移到选定的地点进行封存。
      这一过程听起来似乎很简单,但CCS项目涉及了非常丰富的科学与工程技术,是目前世界上最先进的环保手段之一。
      二氧化碳气体平时都扩散在大气中,如今要把它大量封存起来,应该怎么做呢?
      打个比方,天气热时,买一瓶可口可乐,拧开盖后,一股气流冲瓶而出。喝下一口可乐,感觉胃里立刻有气体往上冲,于是爽爽地打了一个响嗝。
      这样爽快的感觉,你一定经历过。可乐里的气体,正是被压缩溶解到可乐中的二氧化碳。既然可乐可以储存二氧化碳气体,那么,把二氧化碳封存在水中,也就是顺理成章的事了。
      为了封存大量二氧化碳,人们选择了辽阔浩瀚的海洋。通常是用船把液态的二氧化碳运到海洋中,再向海洋深处倾倒二氧化碳液体。
      当把液态的二氧化碳注入深度为200-500米的深海时,二氧化碳将上升100米左右,并全部溶解在海水中。通过这种方法,二氧化碳可以封存50年左右。
      继续往深海倾注,当注入的深度大于500米时,由于海水巨大的压力,二氧化碳将保持液态的形式存在,但密度小于海水,有可能缓慢浮到海面并最终溢出。
      这个深度下可以封存二氧化碳长达200至300年之久。而当注入深度大于3000米时,二氧化碳液体的密度将大于海水密度,并自动沉淀到海底,形成一个巨大的“二氧化碳湖”。通过这种方式,将有可能让二氧化碳在海底沉睡上千年。
      海洋封存二氧化碳虽然立竿见影,但这种方法却存在一些隐患。
      比如,大量的二氧化碳溶于海水,将导致海水酸化,从而对海洋中生物的生存构成威胁。另外,如果海洋升温,或海底地质变动,都有可能使封存的二氧化碳逸出,重新回到大气中。
      还有一点必须要考虑的,就是海洋上的运输成本不菲。如何安全、可靠、便宜地封存二氧化碳,是人们在关注环保的同时,也必须考虑的。
      因此,除了海洋封存,人们还选择将二氧化碳封存在地下。当深入地下800到1000米处时,二氧化碳即呈现出液体特性,可以被封存在地下岩石的间隙中。
      此类机理研究较为全面,如果天然气能够安全封存在地下,人们找不出其他理由为什么二氧化碳不能老老实实待在地下。
      这种封存方式可以一劳永逸地把二氧化碳深埋在地下,是解决二氧化碳温室效应的有效方案。目前,已在多个国家获得应用。
      此外,人们还将用于封存的二氧化碳液体,注入到已开采枯竭的油气田或煤气层中,用以驱赶岩缝中的原油或天然气,使得这些宝贵的资源可以进一步供人类开采。
      通过这种废物利用的方式,在油田或煤层气中封存二氧化碳不仅更加安全,而且还可以为企业实现盈利。这是一种集环保与经济于一体的可持续发展方案。
      中国是一个负责任的大国。从京都议定书的签署,到多哈会议的召开,中国在减少碳排放方面,一直都在履行对全世界人民的庄严承诺。
      为此,中国也一直非常重视CCS技术研发与项目建设。
      2017年3月底,中国首个大型碳捕集与封存一体化项目已开工建设,这一项目每年将捕集41万吨二氧化碳。
      5月23日,参考消息网援引《金融时报》报道称,中国还有7个类似项目正在筹备,未来将可储存共900万吨二氧化碳。
      中国计划将这些捕集到的二氧化碳,注入日益贫瘠的油田中,可以有效提高油田产量。此外,中国的科技人员们还一直在积极探索新技术,将二氧化碳泵入国内北方日益干旱的平原地区的含水层,以获得剩余的水源。
      随着人们环保意识的不断觉醒,以及科学技术的不断发展,相信不久的将来,温室气体二氧化碳不仅不会再危害人类,反而会成为人类的工具,帮助人们更好地建设美丽地球。
      出品:科普中国制作:小漫科普监制:中国科学院计算机网络信息中心
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