埋葬气候变化:碳被封存在地下

开始努力封存二氧化碳

编者按:《本文的原始在线版本》此前已发布。

在未来五年内,至少五十万吨二氧化碳将被注入西弗吉尼亚州新海文附近登山者发电厂深处的岩石中。尽管这不到全球温室气体排放量的0.00001%,也不到该电厂自身二氧化碳排放量的2%,但这项始于9月份的封存项目,标志着煤电厂碳问题唯一可用技术解决方案的首次商业演示,全球许多煤炭设施都希望效仿。

美国电力公司发电执行副总裁尼克·阿金斯表示,煤炭约占美国电力生产的50%,占美国电力公司电力生产的75%之多,该公司拥有登山者发电厂。该电厂可以输出1300兆瓦的电力,使其成为美国最大的燃煤电厂之一,也是二氧化碳排放的主要来源。(全球变暖污染的主要排放国——中国和美国——每年燃烧近四十亿吨肮脏的黑色岩石。)


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因此,从煤炭公司到环保组织,所有人都已将碳捕获和储存(CCS)视为实现大幅快速减少温室气体的关键。但是,捕获该气体的技术演示寥寥无几,而且除了使用二氧化碳来从地下泵出更多石油外,储存二氧化碳的尝试更是少之又少。

为了从烟囱中捕获二氧化碳,登山者发电厂将采用所谓的冷冻氨技术,该技术依赖于碳酸铵化学物质从废气中提取二氧化碳。(另外两种基本的捕获技术要么在纯氧中燃烧煤炭以产生富含二氧化碳的排放流,要么在煤炭气化过程中吸走产生的二氧化碳。)

登山者发电厂将捕获的二氧化碳压缩到至少每平方英寸2000磅,将其液化并泵送到地下约8000英尺处。在那个深度,液态二氧化碳流经多孔岩层,附着在微小的空间中,随着时间的推移缓慢扩散,最终与岩石或盐水发生化学反应。“我们不是进入盐洞;我们不是进入地下河。我们进入的是微小的孔洞,”德克萨斯大学奥斯汀分校的地质学家苏珊·霍沃卡解释说,她指的是一般的CCS。“加起来,这是一个很大的体积。” 事实上,美国能源部估计,美国地下有3.9万亿吨二氧化碳的地质空间,足以容纳大型工业来源每年排放的32亿吨二氧化碳。

登山者发电厂下方的两个地质构造是玫瑰跑道砂岩和铜岭白云岩,它们位于相对不可渗透的岩层之下,这些岩层将阻止二氧化碳被困住。“我们项目的一部分是对这些进行测试,并了解它们对二氧化碳的接受程度,”美国电力公司CCS工程经理加里·斯皮茨诺格尔说。毕竟,俄亥俄州的一项类似努力表明,那里的地层储存的二氧化碳比预期的要少。除了最初用于向下泵送二氧化碳的两口井外,该公司还将通过三口专门钻探的井来监测二氧化碳。

捕获和储存二氧化碳的过程可能是简单的化学和地质学,但它具有显著的工业成本。美国电力公司仅在登山者发电厂的捕获技术上就将支付7300万美元,并已申请3.34亿美元的联邦刺激资金——该公司表示,这占总成本的一半——以扩大该项目规模,以便在未来几年捕获该电厂约20%的排放量。

尽管CCS价格昂贵,但登山者发电厂并非孤例。在美国,公用事业公司正在规划数十亿美元的发电厂,这些发电厂将纳入CCS;到2011年,阿拉巴马电力公司可能会超过登山者发电厂,从其位于西特罗内尔油田的巴里工厂埋藏15万吨二氧化碳。在国外,中国有几个测试设施,在冰岛,一个国际研究人员联盟将把二氧化碳泵入地下玄武岩,在那里它将发生反应形成碳酸盐矿物。

但是,即使二氧化碳被永久锁定在岩石中,与煤炭相关的其他环境问题仍然存在。该技术无助于补救煤矿开采的影响,特别是山顶移除,或残留的有毒粉煤灰等问题。此外,尽管环境保护署已开始制定规则来监管二氧化碳注入井,但仍然不清楚谁拥有孔隙空间资源,以及在发生事故(例如气体突然像间歇泉一样释放)时,谁承担责任。

尽管如此,鉴于排放监管迫在眉睫,公用事业公司预计未来几十年将大规模安装CCS。斯皮茨诺格尔说:“我们的第一个全面规模将在2015年左右,到2025年,我们将在大型煤电机组上建设相当可观的数量。”

这意味着一件事:更高的电价。2007年5月,美国能源部估计,使用胺洗涤器捕获90%的二氧化碳将使电力成本超过每兆瓦时114美元,而没有二氧化碳捕获的成本仅为每兆瓦时63美元。对于消费者而言,额外的成本约为每千瓦时0.04美元——这或许是为减少大气中温室气体而付出的必要代价。

注:本文最初以标题“埋葬气候变化”印刷。

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