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它们能被封存多久?一些自然沉积的二氧化碳已经在存储地封存了数百万年之久。实际上,有些二氧化碳还被开采出来卖给石油公司。但如果二氧化碳大规模外泄,那么这将会对人和动物造成致命危险,尤其是当二氧化碳被集中封存在密闭空间中时。不过,科学家认为,灾难性外泄的可能性微乎其微。
他们担心的是长期的少量外泄,因为这将会使整个计划失去意义。斯坦福大学地球物理学家马克˙泽贝克(Mark Zoback)和史蒂文˙格雷里克(Steven Gorelick)认为,如果存储地的岩层易碎且存在断层——在他们看来,大多数存储地都是如此,那么注入二氧化碳可能会引发小规模地震,而即便地震没有引发其他灾害,也可能会造成上方页岩断裂,致使二氧化碳逃逸。泽贝克和格雷里克认为,碳存储是一个“成本高昂且充满风险的策略”。但即便是他们,也认为碳可以有效地存储在某些地点,比如北海的斯莱普耐尔气田。在过去的17年里,挪威国家石油公司(Statoil)每年把大约100万吨的二氧化碳注入到海底之下约半英里处的富含盐水的砂岩层中。由于这里岩层的空间非常大,即便注入如此多的二氧化碳也没有提高它的内部压力,而且也从未出现过地震或外泄迹象。
欧洲研究人员预计,北海海底可以储存欧洲所有电厂运营100年所排放的二氧化碳。据美国能源部表示,美国地下也有类似的“深盐水层”,足以存储全美电厂运营超过1000年所产生的二氧化碳。
挪威国家石油公司注入斯莱普耐尔气田的二氧化碳不是燃烧的产物,而是它从海底钻取的天然气中所含的不纯成分。在将天然气输送给客户之前,公司必须先把里面的二氧化碳分离出来。过去,它都直接把这些不纯物质排到大气中。但从1991年起,挪威开始征收碳税,目前税率约为每吨65美元,而挪威国家石油公司只要付出17美元,就能将二氧化碳再次注入到海底之下。因此,在斯莱普耐尔,碳储存比碳排放要便宜得多,而这也正是挪威国家石油公司投资该项技术的原因。时至今日,它的天然气业务仍保持着丰厚利润。
燃煤电厂的情况就不同了。二氧化碳是从烟囱中排放出来的混合气体的一部分,而且电力公司并没有捕获它的经济诱因。正如登山者电厂的工程师所发现的,在任何有关碳的捕获和储存计划中,捕获都是成本最高的一环。在登山者电厂,二氧化碳吸收系统占地14英亩,整个装置相当于一栋十层楼高的公寓,但即便是如此规模,它所捕获的也只是极少量的碳。吸收剂必须加热才能释放出二氧化碳,而二氧化碳还必须经过高度压缩才能存储。这些能源密集型的程序导致了工程师所谓的“附加载荷”:若想捕获燃煤电厂排放出的全部碳,可能要耗费总能源产出的30%。
减少这种高昂成本的方法之一就是在煤炭燃烧之前先把它气化。气化不仅可以提升发电效率,而且还便于分离二氧化碳。在美国密西西比州的肯珀县,就有这样一座正在兴建的电厂。该电厂已将二氧化碳的捕获纳入设计之中,所以在燃烧之前,煤炭会先进行气化处理。
就现存的电厂而言,它们通常是为燃烧粉煤而设计的,所以就得另寻他途。构想之一是,在纯氧而非一般空气中燃烧煤炭,这样产生的烟气成分相对单一,便于分离二氧化碳。在美国能源部位于西弗吉尼亚摩根敦的国家能源技术实验室,研究员杰奥˙理查兹(Geo Rids)正在研发该技术的高阶应用。
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