数据显示2022年,全球每年排放约380亿吨二氧化碳,而CCS仅捕获二氧化碳排放量的千分之一。
碳捕集与封存(CCS)是将相对纯净的二氧化碳(CO2)从工业来源分离、处理和运输到长期封存地点的过程。 例如,要收集的二氧化碳流可能来自化石燃料或生物质的燃烧。 通常,CO2 是从大型点源(如化工厂或燃煤电厂)捕获的,并储存在地下地质构造中。 其目的是减少温室气体排放,从而缓解气候变化。
世界上有许多法律法规支持或要求使用CCS技术。 在美国,2021 年《基础设施、投资和就业法案》支持各种 CCS 项目。 2023 年,EPA 发布了一项规则,要求现有燃煤和燃气电厂的减排目标达到 90%,以促进 CCS 的采用。 其他国家也在制定支持CCS技术的计划,包括加拿大、丹麦等中国和英国。 2020年的一项研究得出结论,只有燃煤电厂可以安装的碳捕获和封存量的一半,主要是在中国和印度。 然而,2022年的一项研究得出结论,CCS对于中国的煤电来说太贵了。
在大型化石燃料能源工厂、排放大量二氧化碳的行业(例如水泥生产、炼钢)、天然气加工、合成燃料工厂和基于化石燃料的制氢工厂中,捕获二氧化碳是最具成本效益的。
在存在 CO2 杂质的情况下,尤其是在空气捕获中,人们正在寻求各种分离技术进行研究,包括:气相分离、液体吸收、固体吸附和吸附膜系统和其他混合过程。 可以通过三种方式进行诱捕:燃烧后捕获、燃烧前捕获和氧气燃烧
在燃烧后捕集中,二氧化碳是在燃烧化石燃料后提取的——这种情况适用于化石燃料发电厂。
预燃技术已广泛应用于化肥、化工、气体燃料(H2、CH4)和发电等领域。 在这些情况下,化石燃料被部分氧化,例如在气化炉中。 所得合成气(CO 和 H2)的 CO 与添加的蒸气 (H2O) 反应并转化为 CO2 和 H2。 产生的CO2可以从相对纯净的废气中获得**。
在氧气燃烧中,燃料在纯氧中燃烧,而不是在空气中燃烧。 为了将产生的火焰温度限制在传统燃烧中常见的水平,冷却的烟气被回收并注入燃烧室。 烟气主要由CO2和水蒸气组成,后者经冷却冷凝而成。
已经使用了各种方法来永久储存二氧化碳。 这些方法包括在深层地质构造中储存二氧化碳,包括盐水形式和枯竭的天然气田,以及通过二氧化碳与金属氧化物反应形成稳定的碳酸盐来储存固体。
油田、天然气田、卤水地层、不可开采煤层和含盐玄武岩地层都被提议作为替代方案。
CO2 可以封存数百万年,尽管可能会发生一些泄漏,但适当的储存地点可能会保留 99% 以上的 CO2 超过 1,000 年。
矿物储存不被认为会带来任何泄漏风险。
挪威的Sleipna气田是最古老的工业规模储气项目。 经过十年的运行,环境评估得出结论,地质封存是最可靠的永久地质封存方法。
大规模二氧化碳排放有窒息风险。例如,在 1953 年的 Menzengraben 矿难中,释放了数千吨二氧化碳,使 300 米外的人们窒息而死。 一个大型仓库的二氧化碳工业灭火系统发生故障,释放出50吨二氧化碳,造成14人倒在附近道路上。
成本是影响CCS的重要因素。 碳捕获和封存的成本,加上任何补贴,必须低于排放二氧化碳的预计成本,才能被认为是经济上有利可图的。
碳捕获和封存技术预计将使用发电厂产生的10%至40%的能源。 也就是说,不可能花大价钱做大事,虽然方**被提议了很久,但进展缓慢。 如果燃煤电厂配备了碳捕集设备,你可以想象电价,此时可再生电力将是最低的能源。 这种方法显然与当今的燃煤电厂和化工厂不兼容,这使得碳捕获和储存成为可能化石燃料发电厂难以与可再生能源竞争,尤其是在可再生能源和电池成本持续下降的情况下。
在21世纪初,在包括我国在内的大多数国家,燃煤电厂的碳捕集和封存试验在经济上不可行,部分原因是随着2020年油价暴跌,石油和天然气的增殖收入**崩溃了。
在大多数情况下,应该使用替代技术,而不是排放,然后为捕获付费,对于你可以解决的问题,你应该通过不产生二氧化碳来解决“,这是另一种声音。 根据全球碳捕集与封存研究所(Global CCS Institute)的数据,2020年,CCS的运行能力约为每年4000万吨二氧化碳,正在开发的容量约为每年5000万吨。 相比之下,全球每年排放约380亿吨二氧化碳,因此CCS在2020年仅捕获了二氧化碳排放量的千分之一。