在一项新的实验中,冰岛正寻求用注水井取代烟囱,以永久封存其二氧化碳排放。
研究人员目前正在地下泵入二氧化碳,这一过程将把温室气体转化为岩石。这项技术可能成为其他发电厂和工厂控制排放的典范,创造一种名副其实的、以石头为基础的气候变化解决方案。
哥伦比亚大学地球化学教授于尔格·马特说:“二氧化碳捕获和储存非常重要,因为我们依赖化石燃料,而且在未来50到100年内我们将继续依赖化石燃料。”
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他补充说:“这对全球气候变化来说是个坏消息,特别是大气中的温室气体。就气候变化而言,我们必须对我们的能源基础设施进行脱碳改造。”
CarbFix 试点项目旨在通过捕获冰岛最大的地热供热和能源设施,也是世界第二大设施的海利舍伊地热发电站的二氧化碳来解决这个问题。
这座 300 兆瓦的发电厂利用地表以下 1.2 英里深处的热量和气体囊驱动七个涡轮机。在此过程中,海利舍伊地热发电站排放蒸汽,蒸汽约占其排放量的 99.5%。其余主要是二氧化碳,以及少量的硫化氢、氩气和甲烷。
与该项目合作的马特说,CarbFix 是第一个将二氧化碳注入玄武岩(一种火山岩)的系统。“这些岩石的容量,储存能力,可能非常大,”他说。
从酸到岩石
废二氧化碳首先从蒸汽中分离出来,然后溶解在水中,形成碳酸。然后将溶液泵入地下 550 码的玄武岩地层中,在那里,酸度从周围的岩石中浸出钙和镁等元素。随着时间的推移,溶液流过玄武岩地层,这些元素重新结合形成石灰石等矿物质。
冰岛是理想的试验地点,因为这个岛国地表下 90% 是玄武岩,玄武岩是由火山活动形成的。该国的大部分能源也来自地热资源。
然而,CarbFix 并非没有挑战。该项目目前的阶段是从附近的地热井而不是发电厂注入二氧化碳。尽管该项目于 2007 年启动,但团队仅在 1 月开始向井中注入,并将于 4 月开始从地热发电厂本身注入。
CarbFix 项目经理埃达·阿拉多蒂尔解释说:“我们认为实验中最困难的部分是注入气体。相反,我们被气体分离阶段耽搁了。事实证明,这是一项比我们想象的复杂得多的任务。”
分离焦虑
事实证明,硫化氢非常麻烦,因为它腐蚀了硬件,并在与蒸汽分离时形成了阻碍处理设备的化合物。目前的阶段仅注入二氧化碳,而下一阶段还将向玄武岩中注入硫化氢。
阿拉多蒂尔说,其他问题包括开发新的仪器和技术来监测地下深处的岩层。该团队还必须设计一个系统,将二氧化碳从源头输送到注入井。
整个过程也资源密集型,需要大量的水和电力。二氧化碳也可能需要几个月到几年的时间才能完全转化为石头。“这种实验非常昂贵,”阿拉多蒂尔承认。“我们尚未达到商业阶段。”
尽管如此,这个想法具有巨大的潜力。马特说,玄武岩地层在世界许多地方都有发现,CarbFix 场地可以储存数十亿吨二氧化碳。与其他形式的碳储存不同,废气可以在相对较浅的深度转化为石头,泄漏风险极小,并且结果是永久性的。
此外,CarbFix 已经显示出成果。马特观察到,酸性溶液正在地下被中和,这表明成岩反应正在发生。“如果在人的寿命内矿化,那么我们就知道我们走在成功的道路上,”他说。马特认为,随着技术的进步和成本的降低,将二氧化碳封存在玄武岩中可能成为控制温室气体排放的可行策略。
永久储存的证据可以缓解碳捕获的一些商业问题。其中之一是获得保险,因为保险公司担心以气态或液态形式将二氧化碳储存在地下的长期财务风险,其中包括泄漏的可能性。
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