坚如磐石:捕获二氧化碳

Jun, 2016 | 科学

"捕获二氧化碳只是问题的一部分,捕获之后如何储存?

在过去的 15 年里,有关全球变暖和如何减少不断增加的二氧化碳(CO2)的研究数量急剧增长。碳捕集与封存(CCS)就是这样一个不断发展的领域。冰岛的一个团队可能已经开发出一种方法,可以将捕获的二氧化碳的 95% 安全地储存在玄武岩中对环境无害的碳酸盐矿物中,而且重要的是,这种方法不允许沥滤回到空气中。这种方法是通过二氧化碳-流体-岩石反应进行矿物碳化(即二氧化碳转化为碳酸盐矿物)的一种新形式。

以前,矿物碳化一直受到用于储存二氧化碳的储层的限制。由于缺乏形成碳酸盐矿物所需的富含钙、镁和铁的硅酸盐矿物,目前的储层(如深盐含水层和枯竭的油气储层)受到了限制冰岛团队使用的玄武岩富含镁硅酸盐和铁硅酸盐,具有高活性。冰岛的 CarbFix 项目将二氧化碳CO2-H2S混合气体的形式注入玄武岩中。他们注入了 73 吨混合物,其中 55 吨是二氧化碳。他们使用了一种新颖的注入系统,以确保注入的二氧化碳不会脱气和泄漏。该系统将CO2-H2S气体与向下流动的水混合。一旦二氧化碳变得可溶,它就不再具有浮力,而是与钙镁铁岩石发生反应。

 

CarbFix 注入点的地质横截面。二氧化碳和 H2S 被完全溶解在注水井 HN02 中的水中,注水井深度在 400 米至 540 米之间:第 352 卷第 6291 期第 1312-1314 页 DOI: 10.1126/science.aad8132

CarbFix 注入地点的地质横截面。注入井 HN02 的二氧化碳H2S完全溶于水,深度在 400 米至 540 米之间:资料来源:《科学》2016 年 6 月 10 日:
第 352 卷,第 6291 期,第 1312-1314 页
DOI: 10.1126/science.aad8132)

研究小组使用的储层很浅,位于雷克雅未克以东 25 公里海利舍伊迪地热发电厂附近地表以下 400 米至 800 米处。为了了解注入的二氧化碳的情况,研究小组用碳-14(14C)对气体进行了标记。他们发现,注入冰岛 CarbFix 地热发电站的二氧化碳在不到两年的时间里,95% 以上都矿化成了碳酸盐矿物。二氧化碳基本上变成了石头,这意味着二氧化碳逸出的安全问题已经得到缓解。

二氧化碳变成岩石并不是储存温室气体的最廉价方法,而且需要大量的水。不过,地热气体和富含二氧化碳的酸性气体中含有大量的H2S,因此可以用这种方法来捕获。目前的捕获方法成本高昂,除非政府补贴,否则不太可能普及。这种方法可以为减少人为二氧化碳排放提供一种解决方案,解决逸散后储存的主要问题。

 

参考文献

  1. 快速碳矿化以永久处理人为二氧化碳排放
    作者:JUERG M. MARE、MARTIN STUTE、SANDRA Ö.Snaæbjörnsdottir、Eric H. Oelkers、Sigurdur R. Gislason、Edda S.Aradottir, bergur Sigfusson, ingvi gunnarsson, holmfridur Sigurdardottir, Einar gunnlaugsson, Gudni Axelsson, Helgi A. Alfredsson, domenik wolff-boenisch, kiflom mesfin, diana fernandez de la reguera taya, jennifer hall, knud dideriksen, wallace s.布罗克
    SCIENCE10 JUN 2016 : 1312-1314 DOI: 10.1126/science.aad8132

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