碳捕集、利用与封存技术-碳排放捕捉技术

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碳捕获与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来并用各种方法储存，深埋于地下的一种技术。技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节(CarbonCapture andStorage，简称CCS)，它可以使单位发电碳排放减少85%-90%。

二氧化碳是空气中常见的化物，在常温下是一种无色无味气体。正是它导致气候变化，引发严重的干旱、洪涝和飓风。世界气象组织和联国环境规划署于1988年共同创立的政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出，要阻止此类灾难的发生，我们必须将全球温度上升幅度控制在2℃以内。为此，与1990年碳排放相比，到2050年前我们必须将导致气候变化的温室气体排放减少少80%。二氧化碳捕获和封存技术，被IPCC作为减缓气候变化的一种选择方案。在国内，包括清华大学热能工程系在内的一些研究机构纷纷加入了探索碳捕获和封存技术的行列；广东东莞电化太阳洲、中国华集团等8家单位在进行或规划碳捕获和封存技术项目。清华大学BP清洁能源研究与教育中心主任李政教授接受记者采访时指出，该技术尚未成熟，目前全球在运行的项目有238家，但不管是中国还是全世界，能够有净减少二氧化碳的技术是非常必要的。

捕捉一吨CO2要花三四十美金

南都：公众对碳捕捉和封存技术缺乏系统认识，如何理解他的技术内涵？目前国内成功的案例有没有？

李政：碳捕获与封存是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来并用各种方法储存，深埋于地下的一种技术。技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节(C arbonC apture andStorage，简称CCS)，它可以使单位发电碳排放减少85%-90%。

现阶段主要有华能北京热电厂和上海石洞口第二热电厂，中石油吉林油田，以及华鄂尔多斯煤液化等几个项目。华能的两个项目是我国碳捕获方面比较成功的先例，对我国碳捕获领域的设计和工程经验积累、技术研发和人才培养都有重要意义。这两个项目的成功运行，表明我国在碳捕获技术方面，一定程度上处于领先的位置。

南都：在常温下二氧化碳是一种无色无味气体，既看不见也摸不着，如何捕捉它呢？

李政：“捕捉”碳并不难。通过设备使二氧化碳和胺类物质发生反应，二者在低温情况下结，在高温中分离。这样，可以使电厂产生的废气在排放前通过胺液，分离出其中的二氧化碳；之后在适当的地方加热胺液就可以释放二氧化碳，并压缩到一定的压力以供运输。

南都：捕捉一吨二氧化碳需要多少钱呢？

李政：现在还没有一个统一的价格水平，因为不同的地区为了捕捉二氧化碳做的投资是不一样的。我测算捕捉一吨二氧化碳的成本在30-40元美金之间。

南都：碳被捕捉后，如何处理它，是否就埋在地下封存起来？

李政：碳封存，顾名思义就是把捕集到的二氧化碳注入到事先考察好的埋存地点封存，达到使其与大气长期隔绝、从而减缓温室效应的目的。出于安全考虑，要求选择一个安全、经济的封存地点。碳捕获地点和埋存地点物理上通常不在一起，所以中间还涉及到碳的运输环节。

把CO 2藏在地下砂岩层空隙中

南都：把捕捉后的碳运输到封存地点，通常借助什么运输工具呢？

李政：管道运输是目前比较成熟的二氧化碳运输方式。在美国，每年有超过2500公里的管道运输了超过40兆吨二氧化碳。在绝大多数输气管道中，由上游端的压缩机驱动气流，部分还需要具有中途压缩站。即使包含了污染物，烘干的二氧化碳对于管道也没有腐蚀性。此外也可以选择船舶和公路运输罐车装液态二氧化碳。船舶运输成本较低，但需求有限，所以规模较小。而公路运输的成本过高，只能用于小规模运输。

南都：我们了解到，中国华煤制油化工有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇开工建设碳捕获与封存项目，预计未来每口井每年约可捕集储存10万吨二氧化碳，对这类封存地点提出哪些要求呢？

李政：二氧化碳需要长期埋藏，并保证不会泄漏，因此必须达到很多要求。地质封存是目前较为主流的研究技术，是直接将二氧化碳注入地下的地质构造当中，如油田、天然气储层、含盐地层和不可采煤层等。比如，要成功地封存二氧化碳，地下结构一般是没有空穴的，经过长年的压实，有些会出现非常致密的岩石，而有些是稀疏的结构，砂岩里很多空隙，里面有盐水。二氧化碳的埋存就是要找有空隙的砂岩层，还要满足上面有足够厚的盖层，没有气孔和裂缝的岩层防止泄漏。这是比较理想的埋存地质。然后在这样的地方上面打一口井，通过压力将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”(介于气态和液态之间)状态，钻进高渗透性的砂岩层，再被湿软的泥岩层牢牢封住。还有一种是在废弃的油田和气田的埋存，这种埋存的难点在于，当时开采时为了增加产量，打的井口很多，你要是在此埋存就要把每个井口都堵严实了，以免形成。

南都：一般一个封存地点的埋存容量有多大？

李政：这个看具体埋存地质而定，有的会很大，有的就不是很大，不会出现无限的埋存地点的。比如说挪威国一个埋存地址的埋存容量就很大，好多年的二氧化碳都可以埋在那。美国也从全国做过埋存容量的普查，很难说清埋存的上限是多少。

南都：华能集团在北京热电厂建成投产的CCS示范系统，把捕捉的二氧化碳卖给一个食品加工厂，实现了商业化，那为什么还要考虑二氧化碳的封存环节？

李政：这个不是一个集成化的CCS，只是CCS某个环节的示范。现在华能把捕捉的二氧化碳卖向市场，是为了补偿部分捕捉二氧化碳的成本。但是它基本不赚钱，比如上海一个火电厂把捕捉的二氧化碳卖向市场一吨300多元钱，但是它捕捉的成本大约一吨也是300多元钱，基本不赚钱，只是在示范这个技术。

期待发达国家出售碳埋藏技术

南都：你觉得碳捕捉、碳封存技术可以推广开吗？是否会成为应对气候变化的技术被应用推广？

李政：上还需要这种技术，为了减少二氧化碳，这种技术是一个国家组成部分，不管是中国还是全世界，能够净减少二氧化碳的技术是非常必要的。CCS是减少二氧化碳的一项重要技术之一，虽然目前有困难，但还是非常有希望的，我们做这项技术的研发，就是为了推广的，虽然还具有不确定性。能不能大量推广和使用，我认为取决于市场和政策。

南都：这项技术存有不确定性，在你看来的瓶颈是什么？应该如何破解？

李政：现在的主要瓶颈是如何进一步减少能耗和降低成本。从CCS全系统技术研发以及最终发挥功效的角度看，瓶颈主要卡在碳封存环节上。我国在二氧化碳石油强化开采(EO R)方面已经开展了大量的工作，因为它在埋存二氧化碳的同时，能够取得经济效益，从而一定程度上抵消了CCS的高成本，因此是CCU S的典型代表，可以作为发展CCS技术的重要起步点。但需要注意的是，EO R埋存二氧化碳的数量是有限的，上普遍认为，未来大规模埋存主要需要在地下盐水层进行。而从目前的情况看，开展地下盐水层埋存存在诸多障碍。比如说，基础信息不明。美国通过建立CCS地区联盟的方法，对全国盐水层地质储藏能力进行了普查。而我国在这方面尚没有系统安排，因此对我国埋存地质储量大小、进而对是否适宜发展和应用CCS无法明确回答。

此外，我们尚不完全具备埋存地址鉴定和选择的一系列科学能力、技术能力和工程经验。发达国家自认为在此方面比我们强，因此期待着未来向我们出售技术。目前也无国家级示范项目。由于初期具体埋存地址的确定需要反复测试和验证，周期可达5-6年，如不及早安排项目，会严重推迟CCS应用的时间。

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