环球观速讯丨将二氧化碳打入“冷宫”

• 2023-04-16 13:16:30 来源：科普时报

碳捕获系统示意图 视觉中国供图

(资料图片仅供参考)

近日，随着对讲机传来“启动”的指令，位于南海珠江口盆地的中国海油恩平15-1平台，响起设备轰鸣声，喷涂有蓝色“中国海油”字体的马达钻具开始缓慢下沉入海。恩平15-1平台正式开启二氧化碳回注井钻井作业。这是我国第一口海上二氧化碳回注井。为什么要将二氧化碳封存起来，封存二氧化碳的方法有哪些？

预计封存二氧化碳150万吨以上

恩平15-1平台是目前亚洲最大的海上石油生产平台，去年12月7日投入使用。该平台搭载我国首套海上二氧化碳封存装置，模块重约750吨，核心设备包括二氧化碳压缩机橇、分子筛、冷却器等。

回注井投产后，恩平15-1平台将规模化向海底地层注入、封存伴随海上油气开采产生的二氧化碳，预计高峰阶段每年可封存二氧化碳30万吨，累计封存二氧化碳150万吨以上，相当于植树近1400万棵，或停开近100万辆轿车。

“恩平15-1油田是我国南海首个高含二氧化碳油田。”恩平15-1油田群开发项目组钻完井经理邓成辉表示，中国海油开展适应海上二氧化碳封存的地质油藏、钻完井和工程一体化关键技术研究，最终确定将二氧化碳封存在距离恩平15-1平台约3公里处的“穹顶”式地质构造中。

“该种地质构造仿佛是一个倒扣在地底下的‘巨碗’，具有强大的自然封闭性，能够长期稳定地罩住二氧化碳。该口井水垂比高达3.4，意味着在钻进过程中，垂直方向每向下增加1米的深度，水平方向就要前进3米以上。”邓成辉说。

“开源”成为当前技术研发热点

随着全球温度上升，极端天气、森林火灾、冰架垮塌等事件层出不穷，遏制气候变暖成为国际社会迫在眉睫的问题。二氧化碳是大气中主要的温室气体，被认为是遏制气候变暖的突破点。

2015年，《巴黎协定》就约定，各国的长期目标是将全球平均气温，较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内，并尽力将其限制在1.5℃以内。以其目标上限2℃计算，全球碳排放允许的总量为1万亿吨。这是人类第一次清晰界定环境承受的极限边界。

经过政府间气候变化专门委员会（ICPP）测算，自19世纪工业革命以来，全世界累计排放已超过6000亿吨，超过该预算总额60%。这就意味着，如果不采取强力干涉措施，按照当前的排放速度，全球碳预算总额将在2045年耗尽。

“从逻辑上讲，减少空气中的二氧化碳要在‘节流’与‘开源’两个方向努力。”中海油研究总院新能源研究院低碳技术研究室主任于航表示，“节流”指的是减少排放输入，最大限度减少甚至替代煤炭、石油等化石燃料的使用，从而减少人类活动产生的二氧化碳；“开源”指的是增加消纳来路，尽最大可能提高环境和人工二氧化碳的固碳能力。

“目前，短时间内实现化石能源完全替代‘节流’困难重重，而将二氧化碳捕捉并长期封存起来的规模化‘开源’办法成为当前技术研发的热点。”于航说。

地下咸水层被视为二氧化碳长期封存的最优场地

简单理解，二氧化碳“封存”就是要找个“坑”，把二氧化碳埋起来，不让它逃进大气层里捣乱。

其实，封存二氧化碳也没什么特别，地下、水里都可以，关键是坑要挖得深，埋要埋得严实。于航介绍说，地质封存一般是将超临界状态的二氧化碳注入深层地质结构中进行封存。常见的适宜碳封存的地质结构包括油田、气田、咸水层、不可开采的煤矿等。比如，地下深部咸水层，因具有分布广泛、储存量大等特点，被视为二氧化碳长期封存的最优场地。

地质封存只是单纯的物理封存法，另一种矿物封存方式则需要经过一系列的化学反应，主要是二氧化碳与含镁和钙的矿物发生的放热反应，在催化剂的辅助下把气体二氧化碳转化成稳定的固体碳酸盐，主要是菱镁矿和方解石。于航表示，相比于地质封存，固态碳酸盐矿物质没有泄漏风险，可以永久封存二氧化碳且对环境无害。

在广袤的海洋，地质条件优越的海上盆地还有很多，而且远离人群聚集区域，实施二氧化碳封存或利用的安全性较高。于航告诉记者，中海油研究总院等科研单位，正在加大海上二氧化碳捕集利用及封存的关键技术科研攻关，推动海上规模化二氧化碳捕集封存项目的研究示范，真正释放海洋地质封存的潜力。

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