二氧化碳捕集、利用与封存技术：减碳增产两手抓

在碳中和频频被提及的今天，人们正在多方向一同探寻实现节能降碳的可能，新能源汽车的流行、光伏产业的迭新、植树造林的规划皆是如此。与此同时，更多的降碳技术也为人所关注，例如二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术。这种技术是指将二氧化碳从工业或其他碳排放源中捕集，并运输到特定地点加以利用或封存的技术，具有减排规模大、减排效益明显的特点，被形象地称为“碳捕手”。

目前较成熟的二氧化碳封存的方法有地质封存和矿物封存两类。地质封存一般是将超临界状态（气态液态的混合体）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。专家介绍，这些天然的储藏所空间大、分布广泛，但是由于储层应力场改变以及存在的天然裂缝、断层等地质结构、构造，所以必须要考虑到二氧化碳的泄漏风险。故此，学界正在积极寻找对二氧化碳运移过程进行实时监测的好办法。经过考察计算后选择的地质封存点在严格管理下，注入地层中的二氧化碳可封存一千年以上。

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CO2与含Mg和Ca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）。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。

今年8月，我国首个百万吨级CCUS（碳捕集利用与封存）项目已全面建成。

化工企业是碳排放“大户”，受限于产品特性，即使在改进工艺和优化能源结构后，仍需要消耗大量化石能源，有二氧化碳的刚性排放，减碳压力较重。对油田来说，利用高纯度的二氧化碳提高石油采收率技术是可行的。通过深冷和压缩技术，以及自主研发的捕集设备，这也是本项目运行的核心原理。项目正式运行后，石化企业每年可以回收100万吨的二氧化碳。被捕集的这些二氧化碳会由专门的运输车辆运往80公里外的一座油田。在那里，10余座无人注气站将日夜不停地向附近的注入井加注。

那么，把二氧化碳注进油田有什么用呢？实际上，提纯后的二氧化碳注入油层后可以增加原油流动性，还能让原本躲藏在岩层缝隙中的原油“现身”，从而大幅提高石油采收率。二氧化碳驱油的效率比水高40%，预计未来15年可实现增油近300万吨。

这种合作模式，对二氧化碳的利用不仅是新驱油方式的运用，在这一过程中，注入油田的二氧化碳也同步实现了地下封存。虽然在采油过程中，仍有一部分二氧化碳会逃出，但一次封存率能到60%至70%。逃出的那一小部分还会被油田自主攻关研制的“伴生气捕集回注系统”捕捉，重新注回油井，从而最终使封存率接近100%。

中国科协科普部

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