捕捉二氧化碳把它“关”起来 当科学家开起脑洞来……
2017/6/7 17:27:36 中国科普博览

     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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