大气中CO2太多怎么办?抓起来埋到地下去!提起CO2,不由得让人心情复杂。一方面,它的存在能给地球保暖,是植物光合作用产生氧气的原料;另一方面,过多的CO2又是温室效应的罪魁祸首,会引发南北极冰川融化、海平面升高、大气环流重组和极端天气频繁出现等诸多问题。有人想到,人类排放的CO2大部分都是燃烧在地下埋藏了上亿年的化石能源而释放出来的,为什么不考虑将CO2重新送回地下去呢?
于是,CO2地质封存技术应运而生。CO2地质封存,封存到哪儿?CO2地质封存是指通过工程技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层,实现CO2与大气长期隔绝的过程。按照地质封存体的不同,主要可分为深部咸水层封存、枯竭油气藏封存和深部不可开采煤层封存。深部咸水层封存——要么变成岩石,要么被压制。
深部咸水层是指地下深处岩石空隙中的水矿化度(即Ca2+,Mg2+等离子总含量)很高的地层,这种地质结构在全球普遍分布。咸水层中的水有大量Ca2+,Mg2+等离子,它们喜欢通过和CO2反应生成CaCO3、MgCO3来留住部分CO2,其实CaCO3、MgCO3也是自然界中石灰岩和白云岩的主要化学成分,也就是说咸水层把这部分CO2变成了岩石。
不过咸水层中Ca2+,Mg2+的含量有限,无法留住所有CO2的心,因此还是有很多CO2以分子形式游离存在,遗世而独立,受浮力作用会上升至咸水层的盖层之下,然后被压制很多年。在全球所有封存类型中,深部咸水层封存占据主导地位,其封存容量占比约98%,且分布广泛,是较为理想的CO2封存场所。中国深部咸水层的CO2封存容量约为24200亿吨,约占总封存量的一半。枯竭油气藏封存——驱油采气。
油田、天然气田经过一定时间的开采后,剩下的油气几乎不能被采出,就变成了所谓的“枯竭油气藏”。如果我们将CO2注入枯竭油气藏中,一方面封存了CO2,另一方面注入的CO2会侵占原来残留在地下空隙中的石油和天然气的巢穴,将它们赶出地下,进而提高这些油气田的采收率,提高的这部分产量又可以补偿捕获与储存CO2的成本,可谓一举两得。
中国油气藏主要分布于松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地等地方,利用这些油气藏可以封存约294亿吨的CO2。深部不可开采煤层封存——收集煤层气。深部不可开采煤层也是可能的封存结构,原理和枯竭油气藏类似。将CO2注入到深部不可开采煤层后,CO2会进入煤层中的微小孔隙中。
煤层通常都伴生有甲烷(CH4),由于CO2的密度比CH4大,CO2进来之后会驱离CH4,人们可以收集后者作为燃料,即煤层气(属于非常规天然气)。该过程不仅储存了CO2,同时还开采了煤层气这种优质能源,具有双赢效果。