什么是碳捕获与封存(CCS)?

碳捕获和储存(CCS)是直接捕获燃煤电厂或其他工业过程中产生的二氧化碳(CO2)气体的过程。它的主要目标是防止二氧化碳进入地球大气层，并进一步加剧过量温室气体的影响。捕获的二氧化碳被运输并储存在地下地质构造中。

CCS有三种类型:燃烧前捕获、燃烧后捕获和氧燃料燃烧。每个过程利用一个非常不同的方法来减少来自化石燃料的燃烧的二氧化碳量。

从世界各地收集能源数据的国际能源机构估计，如果新的CCS技术向前发展，CO2捕获能力每年有可能达到1.3亿吨二氧化碳。截至2021年，计划为美国，欧洲，澳大利亚，中国，韩国，中东和新西兰有超过30个新的CCS设施。

CSS是如何工作的?

在点源(如发电厂)实现碳捕获有三条途径。由于人类产生的二氧化碳排放约有三分之一来自这些植物，因此有大量的研究和开发正在使这些过程更有效。

每种CCS系统都使用不同的技术来实现减少大气中二氧化碳的目标，但都必须遵循三个基本步骤:碳捕获、运输和储存。

碳捕获

第一种也是最广泛使用的碳捕集技术是后燃烧技术。在这个过程中，燃料和空气在发电厂联合起来加热锅炉中的水。产生的蒸汽推动涡轮机产生动力。当烟道气体离开锅炉时，二氧化碳从气体的其他成分中分离出来。其中一些成分已经是用于燃烧的空气的一部分，还有一些是燃烧本身的产物。

目前，在燃烧后捕获中分离二氧化碳的主要方法有三种。在基于溶剂的捕获中，CO 2被胺溶液吸收到液体载体中。然后加热或减压吸收液以从液体中释放CO 2。然后重复使用液体，而CO 2被压缩并以液体形式冷却，使其可以被输送和储存。

使用固体吸附剂捕获二氧化碳涉及物理或化学吸附的气体。然后通过降低压力或提高温度将固体吸附剂从二氧化碳中分离出来。像在溶剂型捕获中一样，在吸附剂型捕获中分离出来的二氧化碳被压缩。

在基于膜的二氧化碳捕获技术中，烟道气体被冷却和压缩，然后通过由透性或半透性材料制成的膜输送。在真空泵的拉动下，烟道气体流过隔膜，隔膜将二氧化碳从烟道气体的其他成分中分离出来。

燃烧前捕获二氧化碳捕获将一种碳基燃料与蒸汽和氧气(O2)反应，生成一种气态燃料，称为合成气(syngas)。然后使用与燃烧后捕获相同的方法从合成气中去除二氧化碳。

从化石燃料燃烧的空气中去除氮是这个过程的第一步奥臭燃烧．剩下的是几乎纯的O2，用于燃烧燃料。然后使用与后燃烧后捕获相同的方法从烟道气中除去CO 2。

运输

二氧化碳被捕获并压缩成液态后，必须被运送到一个地点进行地下注入。这种永久性储存或封存，进入耗尽的油和天然气场，煤层或盐水形成是安全和牢固地锁定CO 2。运输最常见的是管道，但对于较小的项目，可以使用卡车，火车和船舶。

存储

必须在特定地质形成中发生二氧化碳储存以获得成功。美国能源部正在研究五种类型的地层，以了解他们是否是安全，可持续和实惠的方法，可以永久存储在地下的二氧化碳。这些地层包括无法开采的煤层，石油和天然气储层，玄武岩形成，盐水形成和有机富含Hales。CO2必须制成超临界流体，这意味着必须加热和加压到某些规格，以便储存。这种超临界状态允许它占据较小的空间，而不是储存在正常温度和压力下。然后通过深管注入CO 2，在那里它被捕获在岩层中。

目前有几个商业规模的二氧化碳储存设施世界各地。挪威的Sleipner CO2存储场所和Weyburn-Midale CO2项目已成功注入超过100万吨二氧化碳。欧洲，中国和澳大利亚也有积极的存储努力。

CCS示例

第一个商业二氧化碳存储项目于1996年在挪威北海建于1996年。Sleipner CO2气体加工和捕获单元从油脂西部领域生产的天然气中去除二氧化碳，然后将其注入600英尺厚的砂岩地层。自该项目的开始以来，已将超过1500万吨二氧化碳注入UTSira形成，这可能最终能够持有6000亿吨二氧化碳。该网站的CO2注射的最新成本约为每吨17美元。

在加拿大，科学家估计Weyburn-Midale二氧化碳监测和储存项目将能够在位于萨斯喀彻温省的两个油田储存超过4000万吨的二氧化碳。每年，大约有280万吨二氧化碳被添加到这两个水库中。最近在该地点注入二氧化碳的成本是每吨二氧化碳20美元。