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冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
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  • 发布时间:2016.06.12
冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
冰岛的赫利舍迪地热电站是开创性碳捕获工作的所在地。
摄影:JONAS BENDIKSEN, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
撰文:Christina Nunez
 
  冰岛的一座发电站里,火山岩被用于将二氧化碳转化成像盐一样的晶体。温室气体在地底下用数月时间变成固体,该过程在自然情况下需要花费数个世纪的时间。
 
  这项研究是一个大型科学探索项目的一部分,目的是在发电站进行碳捕获,之后将其储存在地下,具体细节刊登在周四的《科学》期刊上。碳固化能降低其排放进空气中从而导致气候变化的风险。
 
  雷克雅未克附近的赫利舍迪(Hellisheidi)地热电站,研究人员将二氧化碳溶解于水再注入玄武岩中,与空气发生化学反应形成矿化。这个名为“碳固化”(Carbfix)的项目始于2007年。
 
  “从传统观点来看,这些反应的速度很慢。”Martin Stute说道,他是哥伦比亚大学的副高级研究员和这篇论文的首席作者。“它们需要成百上千年的时间。”

冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
赫利舍迪综合设施的二氧化碳注入场所。
供图:MARTIN STUTE
 
  在赫利舍迪,这种过程不到两年即可完成。研究人员利用化学示踪剂来追踪埋在地下400到1300米深井之中的二氧化碳,然后通过岩石取样的方式来验证结果。他们发现岩石上覆盖着白色的结晶碳——之前被注入进去的二氧化碳中有95%的已经变成了晶石。
 
  “这个消息相当振奋人心。”在太平洋西北国家实验室研究碳封存的科学家Pete McGrail说道。他表示,碳固化的实地试验结果证实了多年来的实验室试验,这意味着二氧化碳可以非常快地矿化。
 
  赫利舍迪是冰岛最大的地热发电站,利用该国储量丰富的地下火山热能来发电和发热。尽管地热是可再生能源,但却并非不会产生碳排放或臭气:从地下泵上来的水不仅含有二氧化碳,同时还含有硫化氢,后者是一种有着臭鸡蛋气味的腐蚀性气体。

冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
科学家通过将排放出来的碳束缚在玄武岩中以实现碳捕获。
供图:KEVIN KRAJICK/LAMONT-DOHERTY EARTH OBSERVATORY
 
  雷克雅未克能源公司的经营者表示,该发电站每年会排放出4万吨碳,相当于同等发电量火电站的5%,但冰岛政府正向该公司施压,要求其消除掉含硫气体。
 
  论文合著者及雷克雅未克能源项目经理Edda Sif Aradottir去年承认道,对硫磺气味进行处理的需求使碳固化项目成为了可能。“如果你看看世界各地的其他项目,那些成功的典范都会有着某种类似这样的附加价值,否则就难以获得资助和批准。”她说道。
 
  Aradottir指的是项目成本,许多碳捕获项目的成本都过高。她表示,由于这家冰岛发电站已然不得不建造基础设施来提取废气,因此碳储存成本“每吨只需30美元”。
 
  类似项目的成本可能是其三倍,因此像加拿大投资11亿美元的边界大坝项目这样的设施才会利用捕获的二氧化碳来提高油井产量,而不是简单的将之储存起来。尽管如此,这仍是一种新技术,这类项目试图让火电变得更清洁时都会遇到财政和技术困难,例如边界大坝和密西西比电力公司肯珀县发电站。

冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
科学家表示,冰岛90%的地方都是由拥有碳储存能力的玄武岩构成。
供图:KEVIN KRAJICK/LAMONT-DOHERTY EARTH OBSERVATORY
 
  除了成本方面的考虑以外,碳固化项目的研究人员还注意到这会用到大量的水:每隔离1吨二氧化碳就得使用25吨的水。
 
  “需要用到如此大量的水是这项技术的缺点。”Stute承认道,但他补充称有部分或者全部的水将会被回收利用。与地热废水相比,海水或许也可以被用于这项技术,他说道:“没有明显的证据表明不能使用海水,但我认为这方面显然还有待研究。”
 
  McGrail还注意到,目前还不清楚碳固化是否能达到商业规模。“还有一些重要工作需要完成。”他说道。油井还能被用于注入二氧化碳多长时间,以及还能处理多少二氧化碳,这些问题都有待解答。
 
  碳固化项目最初试点时注入了250吨气体(大部分是二氧化碳,此外还混合了部分硫化氢)。Stute表示,赫利舍迪地热发电站每年固化封存的废气总量已经提升到了5000吨;项目的最终目标是能处理掉该发电站排放的所有二氧化碳和硫化氢。尽管存在引发地震的风险,但Stute表示这种事情尚未在赫利舍迪发生过,“人们必须十分了解这里”,这样才能确保其能容纳注入的二氧化碳。
 
  玄武岩在世界各地十分常见,因此在理论上来说,我们拥有足够的玄武岩来容纳全球碳排放。实际上,它要求在经济和地质方面都符合条件才行。McGrail表示,在降低化石燃料碳排放的可能性上,利用玄武岩的碳储存技术“给了你另一件武器”。

冰岛环保新技术:利用玄武岩封存二氧化碳
管道将蒸汽输送到地热发电站来发电。
供图:MARTIN STUTE
 
(译者:红心之王)
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