碳捕集與封存:下一步是什麼?

Mondo 汽車 更新 2024-02-01

資料顯示2022年,全球每年排放約380億噸二氧化碳,而CCS僅捕獲二氧化碳排放量的千分之一。

碳捕集與封存(CCS)是將相對純淨的二氧化碳(CO2)從工業來源分離、處理和運輸到長期封存地點的過程。 例如,要收集的二氧化碳流可能來自化石燃料或生物質的燃燒。 通常,CO2 是從大型點源(如化工廠或燃煤電廠)捕獲的,並儲存在地下地質構造中。 其目的是減少溫室氣體排放,從而緩解氣候變化。

世界上有許多法律法規支援或要求使用CCS技術。 在美國,2021 年《基礎設施、投資和就業法案》支援各種 CCS 專案。 2023 年,EPA 發布了一項規則,要求現有燃煤和燃氣電廠的減排目標達到 90%,以促進 CCS 的採用。 其他國家也在制定支援CCS技術的計畫,包括加拿大、丹麥等中國和英國。 2020年的一項研究得出結論,只有燃煤電廠可以安裝的碳捕獲和封存量的一半,主要是在中國和印度。 然而,2022年的一項研究得出結論,CCS對於中國的煤電來說太貴了。

在大型化石燃料能源工廠、排放大量二氧化碳的行業(例如水泥生產、煉鋼)、天然氣加工、合成燃料工廠和基於化石燃料的製氫工廠中,捕獲二氧化碳是最具成本效益的。

在存在 CO2 雜質的情況下,尤其是在空氣捕獲中,人們正在尋求各種分離技術進行研究,包括:氣相分離、液體吸收、固體吸附和吸附膜系統和其他混合過程。 可以通過三種方式進行誘捕:燃燒後捕獲、燃燒前捕獲和氧氣燃燒

在燃燒後捕集中,二氧化碳是在燃燒化石燃料後提取的——這種情況適用於化石燃料發電廠。

預燃技術已廣泛應用於化肥、化工、氣體燃料(H2、CH4)和發電等領域。 在這些情況下,化石燃料被部分氧化,例如在氣化爐中。 所得合成氣(CO 和 H2)的 CO 與新增的蒸氣 (H2O) 反應並轉化為 CO2 和 H2。 產生的CO2可以從相對純淨的廢氣中獲得**。

在氧氣燃燒中,燃料在純氧中燃燒,而不是在空氣中燃燒。 為了將產生的火焰溫度限制在傳統燃燒中常見的水平,冷卻的煙氣被回收並注入燃燒室。 煙氣主要由CO2和水蒸氣組成,後者經冷卻冷凝而成。

已經使用了各種方法來永久儲存二氧化碳。 這些方法包括在深層地質構造中儲存二氧化碳,包括鹽水形式和枯竭的天然氣田,以及通過二氧化碳與金屬氧化物反應形成穩定的碳酸鹽來儲存固體。

油田、天然氣田、滷水地層、不可開採煤層和含鹽玄武岩地層都被提議作為替代方案。

CO2 可以封存數百萬年,儘管可能會發生一些洩漏,但適當的儲存地點可能會保留 99% 以上的 CO2 超過 1,000 年。

礦物儲存不被認為會帶來任何洩漏風險。

挪威的Sleipna氣田是最古老的工業規模儲氣專案。 經過十年的執行,環境評估得出結論,地質封存是最可靠的永久地質封存方法。

大規模二氧化碳排放有窒息風險。例如,在 1953 年的 Menzengraben 礦難中,釋放了數千噸二氧化碳,使 300 公尺外的人們窒息而死。 乙個大型倉庫的二氧化碳工業滅火系統發生故障,釋放出50噸二氧化碳,造成14人倒在附近道路上。

成本是影響CCS的重要因素。 碳捕獲和封存的成本,加上任何補貼,必須低於排放二氧化碳的預計成本,才能被認為是經濟上有利可圖的。

碳捕獲和封存技術預計將使用發電廠產生的10%至40%的能源。 也就是說,不可能花大價錢做大事,雖然方**被提議了很久,但進展緩慢。 如果燃煤電廠配備了碳捕集裝置,你可以想象電價,此時可再生電力將是最低的能源。 這種方法顯然與當今的燃煤電廠和化工廠不相容,這使得碳捕獲和儲存成為可能化石燃料發電廠難以與可再生能源競爭,尤其是在可再生能源和電池成本持續下降的情況下。

在21世紀初,在包括我國在內的大多數國家,燃煤電廠的碳捕集和封存試驗在經濟上不可行,部分原因是隨著2020年油價暴跌,石油和天然氣的增殖收入**崩潰了。

在大多數情況下,應該使用替代技術,而不是排放,然後為捕獲付費,對於你可以解決的問題,你應該通過不產生二氧化碳來解決“,這是另一種聲音。 根據全球碳捕集與封存研究所(Global CCS Institute)的資料,2020年,CCS的執行能力約為每年4000萬噸二氧化碳,正在開發的容量約為每年5000萬噸。 相比之下,全球每年排放約380億噸二氧化碳,因此CCS在2020年僅捕獲了二氧化碳排放量的千分之一。

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