应对气候变化的新手段？碳捕获与储存，带你缓解温室效应！

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       编辑/江畔雨落


       碳捕获与储存是一种应对气候变化的技术手段，旨在减少工业和能源生产过程中产生的二氧化碳等温室气体的排放量。
       该技术涉及将二氧化碳从工厂、发电厂等排放源捕获并分离出来，然后通过管道、船只等方式将其输送至地下储存层，将其永久封存在地下地质层中，以防止其进入大气层并引发气候变化。
       碳捕获与储存技术的优点在于能够有效减少大规模的二氧化碳排放，帮助实现减缓气候变化的目标，碳捕获与储存作为一项关键的气候变化缓解技术，仍在不断的研究和发展中，以期在未来发挥更大的作用。
       所以什么是碳捕获与储存？这种技术如何减少二氧化碳的排放，营造良好的地球环境呢？


       碳捕获与储存的发展历程
       碳捕获与储存技术的发展历程经历了多个阶段，从最早的概念提出到如今的实际应用和不断创新。
       碳捕获与储存的概念最早出现在20世纪80年代末和90年代初，科学家和环保专家开始认识到温室气体排放导致气候变化的严重后果，并开始探索方法来减少二氧化碳等温室气体的排放。
       然而，当时技术尚不成熟，实际应用受到限制，从21世纪初期开始，碳捕获与储存技术逐渐进入科研和实验阶段。


       研究人员开始探索不同的捕获技术，如化学吸收、物理吸收和膜分离等，并研究不同的储存层，包括盐穴、地下水层和油气田等，这个阶段主要集中在技术的验证和可行性研究。
       2000年代中期，一些早期的碳捕获与储存示范项目开始投入实施，这些项目通过在实际工业和能源生产过程中应用技术，证明了碳捕获与储存的潜力，例如，挪威的Sleipner项目和加拿大的Weyburn项目等成为了该技术的先驱。
       随着气候变化问题日益凸显，国际社会开始关注碳捕获与储存作为气候变化缓解的重要手段。


       2005年，联合国气候变化框架公约在蒙特利尔召开的会议上将碳捕获与储存正式纳入清洁发展机制，各国政府也开始出台政策和法规，支持和促进碳捕获与储存技术的发展。
       2010年代，一些大规模的商业化碳捕获与储存项目开始出现，这些项目不仅在电力行业得到应用，还涉及工业领域，如石化和钢铁。
       例如，美国的PetraNova项目是世界上首个商业化的碳捕获发电项目，将捕获的二氧化碳注入油田以提高采油率。


       近年来，碳捕获与储存技术的研究重点逐渐从单一技术向多技术整合转变，各种捕获技术和储存技术相结合，以提高效率和降低成本，此外，新材料和新方法的不断创新也为碳捕获与储存技术带来了新的突破。
       碳捕获与储存技术需要全球合作来解决技术、法律、经济等方面的挑战，未来，随着气候变化问题的加剧，碳捕获与储存技术有望得到更广泛的应用。


       各国政府、企业和研究机构将继续合作，推动技术的创新和商业化，为实现碳中和目标做出更大贡献。
       碳捕获与储存技术经历了从概念提出到实际应用的演化过程，虽然仍然面临挑战，但随着技术的不断发展和全球合作的推动，这一技术有望在未来在气候变化缓解中扮演更重要的角色。


       碳捕获与储存的原理
       碳捕获与储存技术的原理涉及从工业和能源生产过程中捕获二氧化碳，然后将其永久封存于地下地质层，以减少大气中的温室气体排放，从而缓解气候变化。
       碳捕获是指从工业排放源中分离出二氧化碳的过程，防止其进入大气层，主要的碳捕获方法包括化学吸收、物理吸收和膜分离等。
       化学吸收是最常见的碳捕获方法之一，它涉及将工业排放废气与溶液接触，使二氧化碳通过吸收反应被捕获，随后，通过加热或降压，将吸收的二氧化碳从溶液中释放出来。


       物理吸收是通过物质的溶解度变化来捕获二氧化碳，例如，天然气中的二氧化碳可以通过与低温液体接触，使其溶解度增加，从而被捕获。
       膜分离是利用半透膜的特性，将二氧化碳从气体中分离出来，这种方法依赖于二氧化碳分子和其他气体分子在膜上的传递速率的不同。
       碳储存是将捕获的二氧化碳永久封存于地下地质层，以防止其进入大气层，地下储存的主要方法包括盐穴封存、地下水层封存和油气田封存。


       盐穴是地下含有盐类的岩层，其具有良好的封存性能，通过注入二氧化碳到盐穴中，二氧化碳会与盐层中的盐反应，形成稳定的矿物，将二氧化碳永久封存。
       地下水层通常包含水和气体，其中可以封存二氧化碳，通过将二氧化碳注入地下水层，它会被吸附在岩石孔隙中，从而达到封存的效果。
       已经开采过的油气田通常具有适合封存二氧化碳的地质条件，通过将二氧化碳注入油气田，不仅可以封存二氧化碳，还可以提高油田的采收率。


       在将二氧化碳注入地下储存层后，需要对储存层进行监测，以确保封存的稳定性和安全性，通过地质勘测、地下水监测、岩层监测等手段，可以实时跟踪二氧化碳的运移和储存状态，以防止渗漏。
       碳捕获与储存技术的原理是通过捕获工业排放源中的二氧化碳，然后将其封存于地下地质层，以减少大气中的温室气体排放，从而减缓气候变化的影响。


       碳捕获与储存的特点
       碳捕获与储存技术在应对气候变化和减少温室气体排放方面具有许多特点，碳捕获与储存技术可以有效地减少工业和能源生产过程中产生的二氧化碳排放，帮助实现减缓气候变化的目标。
       这种技术可以在短期内显著削减温室气体排放，有助于控制全球气温上升，碳捕获与储存技术不仅适用于电力行业，还可以应用于各种工业领域，如石化、钢铁、水泥等。这使得不同行业都能够减少排放，实现碳中和目标。
       碳捕获与储存技术可以与现有工厂和发电厂集成，不需要完全重新建设设施，这为降低实施成本提供了可能性。


       碳捕获与储存技术是实现碳中和目标的重要手段之一，即使在短期内难以完全替代化石燃料，CCS可以在过渡时期减少排放，为可再生能源的大规模应用腾出时间。
       通过将捕获的二氧化碳永久封存于地下地质层，可以长期阻止这些气体进入大气层，从而减缓气候变化的影响。
       碳捕获与储存技术可以与可再生能源结合使用，形成碳负排放的能源系统，例如，电力厂可以使用碳捕获技术减少排放，并结合太阳能或风能等可再生能源供电。


       CCS技术的发展和应用可以创造新的就业机会，促进技术创新，带动相关产业的增长，碳捕获与储存技术通常需要国际合作，各国共同分享技术、资源和经验。这有助于在全球范围内推动技术的发展和应用。
       CCS技术可以延长现有化石燃料资源的利用寿命，减少对进口能源的依赖，增强能源安全，碳捕获与储存技术可以降低某些高排放行业的气候风险，为经济和社会稳定做出贡献。
       尽管碳捕获与储存技术具有许多优点，但也面临一些挑战，如高成本、地质储存的可行性、监管和公众接受度等问题，在未来，随着技术不断创新和经验的积累，这些挑战有望逐渐得到解决，使碳捕获与储存技术更加成熟和可持续。


       碳捕获与储存的应用
       碳捕获与储存技术可以在多个领域应用，从电力生产到工业制造，都有可能减少温室气体排放。
       电力产业是碳捕获与储存技术的主要应用领域之一，发电厂常常是大气中二氧化碳排放的重要源头，通过在燃烧过程中捕获并封存二氧化碳，可以大幅度减少电厂的排放量，天然气发电厂和生物质发电厂都可以使用这项技术。
       一些工业过程，如石化、钢铁、水泥等，也会产生大量的二氧化碳排放，将碳捕获与储存技术应用于这些行业，可以减少工业过程中的温室气体排放，从而降低其对气候变化的影响。


       在可再生能源不断发展的背景下，碳捕获与储存技术可以使某些发电方式变成碳负排放，例如，在生物能源发电过程中捕获并封存二氧化碳，可以实现更为环保的能源生产。
       天然气中可能含有二氧化碳和其他杂质，通过碳捕获技术可以将这些杂质从天然气中分离出来，提高天然气的纯度，此外，捕获的二氧化碳可以注入到天然气井中，提高采收率。
       碳捕获与储存技术在深海油气开发中也有应用，通过在油气田中注入二氧化碳，可以提高油田的采收率，同时实现二氧化碳的封存。


       一些工业废气中含有大量的二氧化碳，将碳捕获技术应用于废气处理，可以减少废气对环境的影响，并将二氧化碳有效封存。
       氢作为清洁能源的候选者之一，在产生过程中也会产生二氧化碳，通过将碳捕获技术应用于氢生产，可以减少氢产生过程中的温室气体排放。


       一些高排放的行业，如水泥制造和钢铁生产，难以立即实现低排放，在过渡期内，将碳捕获与储存技术应用于这些行业，可以减少其对温室气体排放的贡献。
       尽管碳捕获与储存技术在许多领域具有广泛的应用前景，但其实施也面临技术成本、监管和公众接受度等挑战，随着技术不断的发展和创新，这些挑战有望得到逐步解决，使得碳捕获与储存技术更加可行和有效。


       碳捕获与储存的未来展望
       碳捕获与储存=技术在应对气候变化和减少温室气体排放方面具有巨大的潜力，未来展望充满了希望和机遇，随着全球对气候变化问题的日益关注和应对需求的增加，CCS技术有望取得更多突破和应用：
       随着科学技术的不断进步，新的碳捕获和储存技术将不断涌现，创新技术可能会降低成本、提高效率，并克服现有技术的局限性，例如，新型吸收剂、高效的膜分离技术和智能监测系统等有望推动CCS技术的发展。
       未来，CCS技术可能会与其他技术领域进行更深入的整合，与可再生能源、电池储能和氢能源等技术相结合，可以形成更为综合的能源系统，实现碳中和目标，例如，将CCS与氢生产相结合，可以生产出更为清洁的氢燃料。


       各个行业在实现碳减排方面都面临挑战，CCS技术的发展将促进跨行业的合作，能源、工业、矿业等不同领域的合作，将加速技术的应用和创新。
       随着技术的成熟和经验的积累，CCS技术有望逐渐商业化和规模化，商业化的项目将带来更多投资，从而降低成本，推动技术的普及。
       政府政策和经济激励将在促进CCS技术发展方面起到关键作用，各国政府可能会出台更多激励措施，如税收减免、排放权交易等，以推动CCS技术的应用。


       全球气候变化是一个全球性的挑战，各国之间的合作和经验分享将对CCS技术的发展产生积极影响，国际间的合作可以共同解决技术、法规、经济等方面的问题。
       CC技术的应用需要监管和公众支持，随着对技术的了解逐渐增加，公众的接受度可能会提高，政府和企业也将更加关注监管措施，确保技术的安全性和可持续性。


       随着全球对碳减排的要求越来越严格，许多国家正在积极推动低碳经济转型，CCS技术将成为实现经济增长和碳减排双重目标的关键工具之一。
       碳捕获与储存技术在未来将继续发挥重要作用，助力全球实现碳中和和气候变化缓解目标，通过创新技术、跨领域合作和国际合作，CCS技术有望在能源和环境领域发挥更大的作用，为地球的可持续发展作出贡献。


       参考文献：
       我国碳捕获与储存技术(CCS)二维监管法律制度研究，李丽红，杨博文，2016-12-10
       挪威船级社发布碳捕获与储存标准指南，杜吟，2010-05-24