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来源:科普中国-前沿科技
2024-04-29 08:40:29
国际能源署3月1日发布《2023年二氧化碳排放》报告指出,2023年全球与能源相关的二氧化碳排放量达到创纪录的374亿吨,较上一年增加4.1亿吨,增幅为1.1%。
二氧化碳在我们的生活和工业活动中扮演着重要的角色。当我们消耗煤炭、石油、天然气等能源时,就会释放大量的二氧化碳。这种现象主要出现在电力生产、交通运输,以及工业生产等领域。农业活动也是二氧化碳的来源,比如砍伐森林、开荒、草原变成耕地等。尽管植物可以通过光合作用吸收一部分二氧化碳,但过度砍伐森林和大规模消耗木材会导致二氧化碳的净排放。各种工业生产过程,比如玻璃、钢铁、化学品、水泥、食品等,都会排放二氧化碳。采矿和矿物加工,尤其涉及碳酸盐矿物的开采和处理过程,也是二氧化碳的来源之一。此外,海洋生物通过呼吸和代谢过程释放二氧化碳,同时海水会吸收大气中的二氧化碳,然后随着时间的推移以溶解碳的形式释放出来。
为了应对气候变化,很多国家正在采取措施减少二氧化碳的排放,并研究碳捕获和封存技术,以减少这些排放对环境的影响。碳捕获、利用和封存技术(CCUS)被形象地比喻为“温室效应警察”,有望解决这一难题。
CCUS技术是一种综合利用碳的技术,可分为碳捕获、碳利用和碳封存三个步骤。
碳捕获是指将工业排放的二氧化碳气体从大气中分离出来,最常见的方法是通过化学吸收、物理吸附、膜分离等工艺来实现。化学吸收是利用吸收剂对二氧化碳进行吸附,然后再进行脱附和回收;物理吸附则是利用固体吸附剂对二氧化碳进行吸附,通过改变温度或压力来进行脱附;而膜分离则是利用半透膜对二氧化碳进行筛选,从而实现分离。这些方法可以高效地将二氧化碳从废气中分离出来,为后续的利用和封存提供可靠的来源。
碳利用是将捕获的二氧化碳转化为有用的化学品或材料的过程。目前,碳利用技术主要包括合成燃料、化学品生产、材料加工等方面。合成燃料是将二氧化碳与水利用电力或其他能源进行电解反应,生成碳氢化合物,如甲烷或甲烯,从而实现能源的再利用和储存。化学品生产则是利用二氧化碳合成有机物,如醇、醚、酮等,广泛应用于化工领域。而材料加工则是利用碳纳米管、碳纳米片等碳材料,生产具有导电、导热、高强度等优良性能的新型材料。
碳封存是将捕获的二氧化碳永久储存在地下或海底,以防止其再次释放到大气中的过程。目前,主要的碳封存方法包括陆上封存和海底封存。陆上封存主要通过将二氧化碳注入地下的盐穴或岩石层中,利用地层封闭性来长期储存二氧化碳。而海底封存则是将二氧化碳输送到海底,通过水合物形成和溶解的方式,将二氧化碳稳定储存在海底。封存的目标主要是通过地质储存将大气中的二氧化碳,长期储存起来以减少温室效应。
沙特阿拉伯阿美石油公司是世界最大的石油生产公司。该公司在碳捕获技术方面不断优化化学吸收、物理吸附、膜分离等工艺,提高二氧化碳的分离效率和能耗控制。阿美石油公司的前沿探索为CCUS技术的发展和应用提供了可靠的技术支持和实践经验。
随着全球碳中和目标的提出,CCUS技术在全球减排中具有重要的应用前景。作为一种能够将工业废气中的二氧化碳进行捕获、利用和封存技术,不仅可以降低工业的碳排放量,还可以为碳资源的合理利用和能源转型提供技术支持。
据报道,全球有25个国家正在开展CCUS技术。2023年,我国油气田CCUS项目二氧化碳注入量超200万吨。这意味着我国二氧化碳地质封存取得巨大进展。
作为一种综合利用碳的技术方案,CCUS技术在全球应对气候变化和减排目标中具有重要的地位和作用。随着技术的不断突破和应用的不断拓展,相信CCUS技术将为全球气候治理带来更多的希望与可能。
责任编辑:李娇