二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)：減碳增產(chǎn)兩手抓

在碳中和頻頻被提及的今天，人們正在多方向一同探尋實現(xiàn)節(jié)能降碳的可能，新能源汽車的流行、光伏產(chǎn)業(yè)的迭新、植樹造林的規(guī)劃皆是如此。與此同時，更多的降碳技術(shù)也為人所關(guān)注，例如二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)。這種技術(shù)是指將二氧化碳從工業(yè)或其他碳排放源中捕集，并運輸?shù)教囟ǖ攸c加以利用或封存的技術(shù)，具有減排規(guī)模大、減排效益明顯的特點，被形象地稱為“碳捕手”。

目前較成熟的二氧化碳封存的方法有地質(zhì)封存和礦物封存兩類。地質(zhì)封存一般是將超臨界狀態(tài)（氣態(tài)液態(tài)的混合體）的二氧化碳注入深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行封存。常見的適宜碳封存的地質(zhì)結(jié)構(gòu)包括油田、氣田、咸水層、不可開采的煤礦等。專家介紹，這些天然的儲藏所空間大、分布廣泛，但是由于儲層應(yīng)力場改變以及存在的天然裂縫、斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，所以必須要考慮到二氧化碳的泄漏風(fēng)險。故此，學(xué)界正在積極尋找對二氧化碳運移過程進(jìn)行實時監(jiān)測的好辦法。經(jīng)過考察計算后選擇的地質(zhì)封存點在嚴(yán)格管理下，注入地層中的二氧化碳可封存一千年以上。

地質(zhì)封存只是單純的物理封存法，另一種礦物封存方式則需要經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)（主要是CO2與含Mg和Ca的礦物發(fā)生的放熱反應(yīng)），在催化劑的輔助下，把氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的固體碳酸鹽（主要是菱鎂礦和方解石）。相比于地質(zhì)封存，固態(tài)碳酸鹽礦物質(zhì)沒有泄漏風(fēng)險，可以永久封存二氧化碳且對環(huán)境無害。

今年8月，我國首個百萬噸級CCUS（碳捕集利用與封存）項目已全面建成。

化工企業(yè)是碳排放“大戶”，受限于產(chǎn)品特性，即使在改進(jìn)工藝和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)后，仍需要消耗大量化石能源，有二氧化碳的剛性排放，減碳壓力較重。對油田來說，利用高純度的二氧化碳提高石油采收率技術(shù)是可行的。通過深冷和壓縮技術(shù)，以及自主研發(fā)的捕集設(shè)備，這也是本項目運行的核心原理。項目正式運行后，石化企業(yè)每年可以回收100萬噸的二氧化碳。被捕集的這些二氧化碳會由專門的運輸車輛運往80公里外的一座油田。在那里，10余座無人注氣站將日夜不停地向附近的注入井加注。

那么，把二氧化碳注進(jìn)油田有什么用呢？實際上，提純后的二氧化碳注入油層后可以增加原油流動性，還能讓原本躲藏在巖層縫隙中的原油“現(xiàn)身”，從而大幅提高石油采收率。二氧化碳驅(qū)油的效率比水高40%，預(yù)計未來15年可實現(xiàn)增油近300萬噸。

這種合作模式，對二氧化碳的利用不僅是新驅(qū)油方式的運用，在這一過程中，注入油田的二氧化碳也同步實現(xiàn)了地下封存。雖然在采油過程中，仍有一部分二氧化碳會逃出，但一次封存率能到60%至70%。逃出的那一小部分還會被油田自主攻關(guān)研制的“伴生氣捕集回注系統(tǒng)”捕捉，重新注回油井，從而最終使封存率接近100%。

中國科協(xié)科普部

新華網(wǎng)

聯(lián)合出品