Die globale Erwärmung ist eines der wichtigsten Umweltprobleme der Welt. Unter den verschiedenen Treibhausgasen, die den Klimawandel verursachen, hat Kohlendioxid den größten Einfluss auf die globale Erwärmung. Laut Statistiken gibt die Welt jedes Jahr etwa 6,5 Milliarden Tonnen Kohlenstoff (etwa 25 Milliarden Tonnen Kohlendioxid) in die Atmosphäre aus Die anhaltende Zunahme der Kohlendioxidkonzentration in der Luft hat die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Seit der World Climate Conference in Durban, Südafrika, sind Forschung und öffentliche Meinung zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft und einem kohlenstoffarmen Leben nach und nach zu einem heißen Thema und der Mode auf der ganzen Welt geworden.
Im Jahr 2005 schlug das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) CCS -Technologie (CCS) für alle Länder vor, um die Treibhausgasemissionen erheblich zu reduzieren. Da CCS mit der Grundstruktur des vorhandenen Energiesystems übereinstimmt und durch Ressourcenbedingungen weniger eingeschränkt ist, hat es aus industrialisierten Ländern weit verbreitete Aufmerksamkeit und Aufmerksamkeit erregt: 2007 identifizierte der World Wildlife Fund (WWF) CCS als eine der sechs Möglichkeiten, um den globalen Klimawandel anzugehen. Die Kankun Global Climate Conference 2010 umfasste CCS im Clean Development Mechanism (CDM); Die Vereinigten Staaten, Kanada, die Europäische Union usw. haben CCs als wichtigen Bestandteil zukünftiger Energiestrategien und Strategien zur Kohlenstoffreduzierung angesehen, entsprechende technische Forschungspläne formuliert und entsprechende Forschungs- und Entwicklungs- und Projektdemonstrationen durchgeführt. Es wird davon ausgegangen, dass mein Land CCS-Technologie als hochmoderne Technologie in den nationalen Mittel- und Langzeit-Wissenschafts- und Technologieentwicklungsplan aufgenommen hat und in verwandten technischen Bereichen Durchbrüche erzielt hat.
Schlüsselwörter: Kohlendioxid; Emissionsreduzierung; erfassen; Transport; Lagerung
CCS -Technologie
Die CO2 -Erfassungs- und -speicher -Technologie bezieht sich auf den Prozess der Trennung von Kohlendioxid von industriellen oder verwandten Energiequellen, transportiert sie an einen Speicherort und isoliert sie für lange Zeit aus der Atmosphäre. Die CO2 -Erfassungs- und -speicher -Technologie umfasst drei technische Verbindungen: CO2 -Erfassung, Kohlenstofftransport und Kohlenstoffspeicher.
Kohlenstoffabnahme
Die Kohlendioxidaufnahme ist das erste Problem, das im gesamten CCS -Prozess gelöst werden soll. Die Methode besteht darin, Kohlendioxid von der Emissionsverbrennungsquelle zu trennen, zu sammeln, zu reinigen und zu komprimieren, die Emission von Kohlendioxid in der Fabrik zu verringern und somit den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zu verringern. Die verfügbaren Kohlendioxid-Capture-Technologien umfassen hauptsächlich die Technologie vor der Verfaszung, die technologische Verbrennungsfassungstechnologie und die Erfassungstechnologie nach der Verbrennung.
Die Erfassungstechnologie vor der Verbrennung wird verwendet, um CO2 vor der Verbrennung fossiler Brennstoffe zu trennen. Zunächst wird der fossile Brennstoff zum Erzeugen von H und CO in CO2 vergnügt, H als Energie verbrannt und in H2O umgewandelt und CO2 getrennt. Die integrierte Vergasung kombinierte Zyklus -Technologie (IGCC) ist eine Technologie, die Kohle in Synthesegas umwandelt, eine typische Technologie zur Erfassung von CO2 vor der Verbrennung.
Die Sauerstoff-angereicherte Verbrennungstechnologie bezieht sich auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe in reinem Sauerstoff oder Sauerstoff angereichert, und das Rauchgas ist hauptsächlich CO2- und Wasserdampf, und dann wird der Wasserdampf kondensiert, um CO2 zu trennen.
Die Erfassungstechnologie nach der Verbrennung bezieht sich auf die Trennung und Erfassung von CO2 aus dem Rauchgas, das durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe in der Luft erzeugt wird. Die Hauptaufnahme- und Trennungsmethoden sind chemische Absorption (Benfield-Methode, Methylethanolamin-Methode), Adsorption (Druckänderung, Temperaturänderung), physikalische Anziehung (Polyethylenglykol-Dimethylether-Methode, Methanol-Waschmethode mit niedriger Temperature Methanol-Waschmethode) und Membrantrennung.
Kohlenstofftransport
Die Carbon -Transporttechnologie ist derzeit relativ ausgereift und weit verbreitet. Die Haupttransportmethoden sind Pipeline -Transport- und Tanktransport. Der Pipeline -Transport ist in gasförmige, flüssige und überkritische Zustandstransport unterteilt. Aufgrund der verschiedenen Phasen des Transportmediums ist auch der Transportprozess unterschiedlich. Gegenwärtig wird der Pipeline -Transport hauptsächlich überkritischen staatlichen Transportunternehmen angewendet. Der Haupttanktransport ist der Transport mit Schiene oder Straße.
Kohlenstoffsequestrierung
Die Carbon -Sequestrierungstechnologie besteht darin, den erfassten CO2 in geologischen Strukturen sicher zu speichern, wodurch die CO2 -Emissionen effektiv auf die Atmosphäre reduziert werden. Es ist in drei Methoden unterteilt: geologische Sequestrierung, Meeressequestrierung und chemische Sequestrierung.
Die geologische Lagerung bezieht sich auf die Injektion von CO2 in verschiedene geologische Körper wie Meeresbodensalzsümpfe, Öl- und Gasschichten und Kohlebrunnen. Die Speichertiefe der geologischen Lagerung von CO2 liegt im Allgemeinen unter 800 m, da diese Temperatur und dieser Druck CO2 in einem überkritischen Zustand halten können.
Der Meereslager bezieht sich auf die Lagerung von CO2 in Tiefsewasser oder Tiefseeboden durch Pipeline oder Schiffstransport.
Die chemische Speicherung bezieht sich auf die Umwandlung von CO2 in einige stabile Carbonate durch eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen, wodurch der Zweck der dauerhaften Lagerung von CO2 erreicht wird.
CCS -Technologieanalyse
Derzeit konzentriert sich die Forschung zu CCS -Technologie hauptsächlich auf folgende Aspekte: Erstens: Erstens die CO2 -Erfassung, hauptsächlich aus wirtschaftlicher Sicht, dh, wie die wirtschaftlichen Kosten der Kohlenstoffabdeckung gesenkt werden können; Zweitens die Kohlenstoffspeicherung, hauptsächlich aus der Perspektive des Umweltrisikos, dh wie die Umweltrisiken, die durch Kohlenstoffspeicher verursacht werden können, reduzieren; Drittens sammeln praktische Erfahrungen durch Demonstrationsprojekte der CCS -Technologie.
Aktueller Status der CO2 -Erfassungstechnologie
Die Sauerstoff-angereicherte Verbrennungsfassungstechnologie in der Carbon Capture-Technologie hat aufgrund der hohen Kosten für die Sauerstoffproduktion keine offensichtlichen wirtschaftlichen Vorteile und kann nicht in praktischen Anwendungen weit verbreitet und verwendet werden. Die Erfassungstechnologie nach der Verbrennung wurde aufgrund der hohen Geräteinvestitionen und der Betriebskosten in der Produktionspraxis nicht weit verbreitet. Obwohl die Kosten für die Kohlenstoffabdeckung relativ hoch sind, zeigen die Untersuchungen, dass die Kosten für die CO2 -Erfassung, wenn die Technologie weiter reifen, stark auf ein Niveau reduziert werden, das Menschen leicht akzeptieren können. Zusammenfassend ist das Kostenproblem der Engpass der Industrialisierung der Carbon Capture -Technologie. Die Forschungsrichtung von Forschern in verschiedenen Ländern zur CO2 -Erfassungstechnologie konzentriert sich auch hauptsächlich darauf, wie die wirtschaftlichen Kosten für die CO2 -Erfasstheit gesenkt werden können. Im Folgenden wird der Autor mehrere neue Technologien einführen, um die Kosten für die Kohlenstoffabdeckung zu senken:
Forscher von Codexis in Kalifornien, USA, untersuchen die Technologie, um gentechnisch veränderte Enzyme zu verwenden, um die Kosten für die Kohlenstoffabdeckung zu senken. Carbonicanhydrase hilft dem Lösungsmittel Methyldiethanolamin, sich mit Kohlendioxid zu verbinden, aber dieses Enzym kann nur bei etwa 25 Grad überleben und wird sofort unwirksam, wenn die Temperatur 55 ~ 65 Grad übersteigt. Die gentechnisch veränderte carbonische Anhydrase, die durch gentechnisch veränderte Technologie erhalten wurde, kann eine halbe Stunde bei einer Temperatur von über 85 Grad überleben. Diese Funktion ermöglicht es, eine Rolle bei den Hochtemperaturen von Rauchstacks von Kohlekraftwerken zu spielen, wodurch die Absorptionseffizienz von CO2-Erfassungslösungsmitteln das 100-fache erhöht wird.
Japans JFE Engineering verwendet Wasser und eine spezielle organische Verbindung. Wenn das Abgas mit Wasser und organischer Verbindung gemischt wird, wird das Kohlendioxid bei Raumtemperatur und nahezu normalem Druck in einen Gelee-ähnlichen viskosen Zustand umgewandelt. Das feste Material wird dann gesammelt und leicht erhitzt, und das Kohlendioxid wird wieder in Gas umgewandelt, und das Wasser und die organische Verbindung können wiederverwendet werden. Der Prozess kostet 200 Yuan pro Tonne Kohlendioxid, die in RMB erfasst wurden.
Wissenschaftler der Rice University, der University of California, Berkeley, des Berkeley National Laboratory und des Electric Power Research Institute untersuchten mehr als 400 mineralische Adsorbentien und stellten fest, dass Zeolithen, die üblicherweise als Industriematerial eingesetzt werden, die Energieeffizienz der Carbon -Capture -Technologie erheblich verbessern können. Ihre Analyse zeigt, dass viele Zeolithen energieeffizienter sind als Aminlösungsmittel bei der Kohlendioxidaufnahme. Zeolith ist ein häufiges Mineral, das hauptsächlich aus Silizium und Sauerstoff besteht. Es gibt 40 Arten in der Natur und 160 künstlich synthetisierte Arten. Zeolithe sind voller Poren im Inneren, die wie Mikroreaktionsbehälter sind, die chemische Substanzen für chemische Reaktionen absorbieren und kombinieren.
Forscher des National Energy Technology Laboratory der Vereinigten Staaten führten eine Vielzahl von ionischen Flüssigkeiten durch. Die physikalischen Eigenschaften und Kohlendioxid -Absorptionsmechanismusstudien zeigten, dass zwischen den gegebenen ionischen Flüssigkeiten ionische Flüssigkeiten eine bessere Selektivität für Kohlendioxid aufweisen. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass ionische Flüssigkeiten eine hohe Kohlendioxidabsorptionsbelastung und einen niedrigeren Regenerationswärmebedarf aufweisen. Darüber hinaus unterscheiden sich ionische Flüssigkeiten von herkömmlichen organischen Lösungsmitteln. Aufgrund ihres niedrigen Dampfdrucks werden während des Dekarbonisierungsprozesses nicht flüchtige organische Verbindungen erzeugt. Darüber hinaus können ionische Flüssigkeiten wiederholt verwendet werden.
Risiken der Kohlenstoffbindung
Minister für Wissenschaft und Technologie Wan Gang sagte in einem Interview mit den Medien nach dem dritten Ministerentreffen des Forum "Carbon Sequestration Leaders Leaders", dass die Carbon Capture -Technologie relativ reif ist, während die Anwendungsaussichten und die Sicherheit der Kohlenstoff -Sequestrierungstechnologie noch berücksichtigt werden müssen. Die Vereinigten Staaten, Norwegen und andere Länder haben Kohlendioxid in Öl- und Gasfelder injiziert, die ausgenutzt wurden, um das verbleibende Öl und Gas auszudrücken, was nicht nur die Ölförderungsrate erhöhte, sondern auch die Lebensdauer der Öl- und Gasfelder verlängerte. Wie Minister Wan sagte, sollten die Risiken, die durch die Kohlenstoffbindung eingeführt wurden, nicht unterschätzt werden.
Die Leckage der unterirdischen Kohlendioxidspeicherung kann zwei Arten von Risiken verursachen:
Das globale Risiko, dh wenn ein Teil des Kohlendioxids in der Lagerstruktur in die Atmosphäre eindringt, kann das freigesetzte Kohlendioxid einen signifikanten Klimawandel verursachen.
Das lokale Risiko, dh wenn Kohlendioxid aus der Lagerstruktur aussieht, kann es dazu führen, dass Kohlendioxid und Salzwasser in den Grundwasserleiter gelangen, das Grundwasser beeinflussen und Trinkwasser verschmutzen. Es kann auch zu lokalen Katastrophen für Menschen und Ökosysteme führen.
Die Risiken einer Kohlendioxid -Ozeanspeicherung sind:
In Wasser gelöste Kohlendioxid erhöht die Säure des Wassers. Natürlich ist es auch möglich, bestimmte alkalische Mineralien hinzuzufügen, um die Säure von Kohlendioxid zu neutralisieren. Aus den aktuellen Experimenten wird die CO2-Injektion in den Ozean jedoch kurzfristig einen gewissen Einfluss auf Organismen in der Nähe des Injektionspunkts haben, und der langfristige Einfluss auf das Meeresökosystem muss weiter beobachtet werden. Darüber hinaus erfordern die Retentionszeit, die morphologischen Veränderungen und die Migrationsrichtung von CO2 in der Tiefsee nach der Injektion auch eine langfristige Überwachung.
Als neue Technologie zur Speicherung von CO2 hat die chemische CO2 -Speicherung immer noch viele unvorhersehbare Aspekte hinsichtlich wirtschaftlicher Vorteile und Emissionsreduzierungseffizienz.
Abschluss
In diesem Artikel wird kurz den Hintergrund und die technische Konnotation der CCS -Technologie eingeführt und den aktuellen Status der CO2 -Erfassungsentwicklung und die Forschungsrichtung der Reduzierung seiner wirtschaftlichen Kosten, die Risikoanalyse der Kohlenstoffquestrierung und einige aktuelle internationale und inländische Technikanwendungen erörtert. Im Allgemeinen sind die Anwendungsaussichten der CCS -Technologie weit verbreitet, und die aktuellen Probleme sollten vorübergehend sein. Als großer Kohlenstoffemitter sollte mein Land in diesem Bereich eingehende Forschungen durchführen und relevante Ingenieurprojekte durchführen. Darüber hinaus verwendet der Autor diesen Artikel auch, um einige unreife Ansichten auszudrücken: Wir sollten nicht nur die CCS -Technologie aus der Perspektive technischer Schwierigkeiten, wirtschaftlicher Kosten und Risiken, sondern auch aus der Sicht der globalen Biosphäre betrachten. Die Ursache der globalen Erwärmung ist die übermäßige Emission von Treibhausgasen. Die Treibhausgase, die hauptsächlich aus Kohlendioxid bestehen, die durch menschliche industrielle Zivilisation gebracht werden, werden unweigerlich Teil des Kohlenstoffzyklus der Erde. Vor der industriellen Zivilisation war der Kohlenstoffzyklus der Erde relativ einfach und langfristig ausgeglichen. Einfach ausgedrückt, Pflanzen konsumieren Kohlendioxid und Tiere produzieren Kohlendioxid und die beiden bilden ein Gleichgewicht. Die Entstehung der industriellen Zivilisation brach dieses einfache Gleichgewicht. Die Versorgung mit Kohlendioxid übertraf den Verbrauch, sodass übermäßige Treibhausgasemissionen zu einer globalen Erwärmung führten. Daher ist der Schlüssel zum Problem, wie überschüssiges Kohlendioxid -Treibhausgase ohne Einfluss auf die Ökologie der Erdbiosphäre der Erdbiosphäre zu sichern kann. Dies erfordert nicht nur die Anwendung von Wissenschaft und Technologie, sondern auch politische Weisheit, kulturelle Kommunikation und wirtschaftliche Mittel. Übermäßige Treibhausgasemissionen werden durch die menschliche Zivilisation verursacht, und ich glaube, dass die menschliche Zivilisation unweigerlich einen Weg finden wird, ihre Auswirkungen zu lösen!
