清華清潔能源專(zhuān)家詳解碳捕捉和封存技術(shù)

　　清華教授李政接受專(zhuān)訪(fǎng)

　　捕捉一噸CO2要花三四十美金

　　南都：公眾對(duì)碳捕捉和封存技術(shù)缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，如何理解他的技術(shù)內(nèi)涵?目前國(guó)內(nèi)成功的案例有沒(méi)有?

　　李政：碳捕獲與封存是指將大型發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、化工廠(chǎng)等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái)并用各種方法儲(chǔ)存，深埋于地下的一種技術(shù)。技術(shù)包括二氧化碳捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)環(huán)節(jié)(C arbonC apture andStorage，簡(jiǎn)稱(chēng)CCS)，它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%-90%。

　　現(xiàn)階段主要有華能北京熱電廠(chǎng)和上海石洞口第二熱電廠(chǎng)，中石油吉林油田，以及神華鄂爾多斯煤液化等幾個(gè)項(xiàng)目。華能的兩個(gè)項(xiàng)目是我國(guó)碳捕獲方面比較成功的先例，對(duì)我國(guó)碳捕獲領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和工程經(jīng)驗(yàn)積累、技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)都有重要意義。這兩個(gè)項(xiàng)目的成功運(yùn)行，表明我國(guó)在碳捕獲技術(shù)方面，一定程度上處于國(guó)際領(lǐng)先的位置。

　　南都：在常溫下二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味氣體，既看不見(jiàn)也摸不著，如何捕捉它呢?

　　李政：“捕捉”碳并不難。通過(guò)設(shè)備使二氧化碳和胺類(lèi)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，二者在低溫情況下結(jié)合，在高溫中分離。這樣，可以使電廠(chǎng)產(chǎn)生的廢氣在排放前通過(guò)胺液，分離出其中的二氧化碳;之后在適當(dāng)?shù)牡胤郊訜岚芬壕涂梢葬尫哦�氧化碳，并壓縮到一定的壓力以供運(yùn)輸。

　　南都：捕捉一噸二氧化碳需要多少錢(qián)呢?

　　李政：現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的價(jià)格水平，因?yàn)椴煌�的地區(qū)為了捕捉二氧化碳做的投資是不一樣的。我測(cè)算捕捉一噸二氧化碳的成本在30-40元美金之間。

　　南都：碳被捕捉后，如何處理它，是否就埋在地下封存起來(lái)?

　　李政：碳封存，顧名思義就是把捕集到的二氧化碳注入到事先考察好的埋存地點(diǎn)永久封存，達(dá)到使其與大氣長(zhǎng)期隔絕、從而減緩溫室效應(yīng)的目的。出于安全考慮，要求選擇一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的封存地點(diǎn)。碳捕獲地點(diǎn)和埋存地點(diǎn)物理上通常不在一起，所以中間還涉及到碳的運(yùn)輸環(huán)節(jié)。

　　把CO 2藏在地下砂巖層空隙中

　　南都：把捕捉后的碳運(yùn)輸?shù)椒獯娴攸c(diǎn)，通常借助什么運(yùn)輸工具呢?

　　李政：管道運(yùn)輸是目前比較成熟的二氧化碳運(yùn)輸方式。在美國(guó)，每年有超過(guò)2500公里的管道運(yùn)輸了超過(guò)40兆噸二氧化碳。在絕大多數(shù)輸氣管道中，由上游端的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)氣流，部分還需要具有中途壓縮站。即使包含了污染物，烘干的二氧化碳對(duì)于管道也沒(méi)有腐蝕性。此外也可以選擇船舶和公路運(yùn)輸罐車(chē)裝液態(tài)二氧化碳。船舶運(yùn)輸成本較低，但需求有限，所以規(guī)模較小。而公路運(yùn)輸?shù)某杀具^(guò)高，只能用于小規(guī)模運(yùn)輸。

　　南都：我們了解到，中國(guó)神華煤制油化工有限公司內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)開(kāi)工建設(shè)碳捕獲與封存項(xiàng)目，預(yù)計(jì)未來(lái)每口井每年約可捕集儲(chǔ)存10萬(wàn)噸二氧化碳，對(duì)這類(lèi)封存地點(diǎn)提出哪些要求呢?

　　李政：二氧化碳需要長(zhǎng)期埋藏，并保證不會(huì)泄漏，因此必須達(dá)到很多要求。地質(zhì)封存是目前較為主流的研究技術(shù)，是直接將二氧化碳注入地下的地質(zhì)構(gòu)造當(dāng)中，如油田、天然氣儲(chǔ)層、含鹽地層和不可采煤層等。比如，要成功地封存二氧化碳，地下結(jié)構(gòu)一般是沒(méi)有空穴的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年的壓實(shí)，有些會(huì)出現(xiàn)非常致密的巖石，而有些是稀疏的結(jié)構(gòu)，砂巖里很多空隙，里面有鹽水。二氧化碳的埋存就是要找有空隙的砂巖層，還要滿(mǎn)足上面有足夠厚的蓋層，沒(méi)有氣孔和裂縫的巖層防止泄漏。這是比較理想的埋存地質(zhì)。然后在這樣的地方上面打一口井，通過(guò)壓力將二氧化碳轉(zhuǎn)換成所謂的“超臨界流體”(介于氣態(tài)和液態(tài)之間)狀態(tài)，鉆進(jìn)高滲透性的砂巖層，再被濕軟的泥巖層牢牢封住。還有一種是在廢棄的油田和氣田的埋存，這種埋存的難點(diǎn)在于，當(dāng)時(shí)開(kāi)采時(shí)為了增加產(chǎn)量，打的井口很多，你要是在此埋存就要把每個(gè)井口都堵嚴(yán)實(shí)了，以免形成漏點(diǎn)。

　　南都：一般一個(gè)封存地點(diǎn)的埋存容量有多大?

　　李政：這個(gè)看具體埋存地質(zhì)而定，有的會(huì)很大，有的就不是很大，不會(huì)出現(xiàn)無(wú)限的埋存地點(diǎn)的。比如說(shuō)挪威國(guó)一個(gè)埋存地址的埋存容量就很大，好多年的二氧化碳都可以埋在那。美國(guó)也從全國(guó)做過(guò)埋存容量的普查，很難說(shuō)清埋存的上限是多少。

　　南都：華能集團(tuán)在北京熱電廠(chǎng)建成投產(chǎn)的CCS示范系統(tǒng)，把捕捉的二氧化碳賣(mài)給一個(gè)食品加工廠(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，那為什么還要考慮二氧化碳的封存環(huán)節(jié)?

　　李政：這個(gè)不是一個(gè)集成化的CCS，只是CCS某個(gè)環(huán)節(jié)的示范�，F(xiàn)在華能把捕捉的二氧化碳賣(mài)向市場(chǎng)，是為了補(bǔ)償部分捕捉二氧化碳的成本。但是它基本不賺錢(qián)，比如上海一個(gè)火電廠(chǎng)把捕捉的二氧化碳賣(mài)向市場(chǎng)一噸300多元錢(qián)，但是它捕捉的成本大約一噸也是300多元錢(qián)，基本不賺錢(qián)，只是在示范這個(gè)技術(shù)。

　　期待發(fā)達(dá)國(guó)家出售碳埋藏技術(shù)

　　南都：你覺(jué)得碳捕捉、碳封存技術(shù)可以推廣開(kāi)嗎?是否會(huì)成為應(yīng)對(duì)氣候變化的技術(shù)被應(yīng)用推廣?

　　李政：國(guó)際上還需要這種技術(shù)，為了減少二氧化碳，這種技術(shù)是一個(gè)國(guó)家組成部分，不管是中國(guó)還是全世界，能夠凈減少二氧化碳的技術(shù)是非常必要的。CCS是減少二氧化碳的一項(xiàng)重要技術(shù)之一，雖然目前有困難，但還是非常有希望的，我們做這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，就是為了推廣的，雖然還具有不確定性。最后能不能大量推廣和使用，我認(rèn)為取決于市場(chǎng)和政策。

　　南都：這項(xiàng)技術(shù)存有不確定性，在你看來(lái)最大的瓶頸是什么?應(yīng)該如何破解?

　　李政：現(xiàn)在的主要瓶頸是如何進(jìn)一步減少能耗和降低成本。從CCS全系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)以及最終發(fā)揮功效的角度看，瓶頸主要卡在碳封存環(huán)節(jié)上。我國(guó)在二氧化碳石油強(qiáng)化開(kāi)采(EO R)方面已經(jīng)開(kāi)展了大量的工作，因?yàn)樗�在埋存二氧化碳的同時(shí)，能夠取得經(jīng)濟(jì)效益，從而一定程度上抵消了CCS的高成本，因此是CCU S的典型代表，可以作為發(fā)展CCS技術(shù)的重要起步點(diǎn)。但需要注意的是，EO R埋存二氧化碳的數(shù)量是有限的，國(guó)際上普遍認(rèn)為，未來(lái)大規(guī)模埋存主要需要在地下鹽水層進(jìn)行。而從目前的情況看，開(kāi)展地下鹽水層埋存存在諸多障礙。比如說(shuō)，基礎(chǔ)信息不明。美國(guó)通過(guò)建立CCS地區(qū)聯(lián)盟的方法，對(duì)全國(guó)鹽水層地質(zhì)儲(chǔ)藏能力進(jìn)行了普查。而我國(guó)在這方面尚沒(méi)有系統(tǒng)安排，因此對(duì)我國(guó)埋存地質(zhì)儲(chǔ)量大小、進(jìn)而對(duì)是否適宜發(fā)展和應(yīng)用CCS無(wú)法明確回答。

　　此外，我們尚不完全具備埋存地址鑒定和選擇的一系列科學(xué)能力、技術(shù)能力和工程經(jīng)驗(yàn)。發(fā)達(dá)國(guó)家自認(rèn)為在此方面比我們強(qiáng)，因此期待著未來(lái)向我們出售技術(shù)。目前也無(wú)國(guó)家級(jí)示范項(xiàng)目。由于初期具體埋存地址的確定需要反復(fù)測(cè)試和驗(yàn)證，周期可達(dá)5-6年，如不及早安排項(xiàng)目，會(huì)嚴(yán)重推遲CCS應(yīng)用的時(shí)間。