封存二氧化碳能否延缓全球变暖-许佳澄

ZhongkaiUniversityofAgricultureandEngineering《环境专业导论》课程论文封存二氧化碳能否延缓全

球变暖学院：环境科学与工程学学院班级：环境145姓名：许佳澄学号:201410634507指导教师：杜建军、刘晖、肖相政、雷泽湘、陶雪琴、冯茜丹年 月日：2014/12/13封存二氧化碳能否延缓全球变暖摘要：通过对全球气候的研究， 发现全球正在变暖，其主要原因有自然因素和人为因素。全球变暖严重影响人们的生活和社会的发展， 当前减缓全球变暖的情形刻不容缓， 我们必须尽快通过各种有效的措施进行治理，避免造成更大的损失。论文关键词：预防全球变暖；措施；碳捕集封存技术（ ccs技术）地球温室效应是由于人类在长期生产和生活中， 不断向大气层大量排放各种各样有害气体而造成的。在这些有害气体中，最主要的是二氧化碳。此外，还有氟、氯化碳、臭氧、甲烷、氢氧化物、氯化物等40多种微量气体。二氧化碳等有害气体不能吸收太阳短波辐射，而让太阳辐射热顺利通过大气层到达地面， 而且它们能够吸收大部分地面长波辐射， 而使地面辐射热无法散发到外层空间去， 像温室的作用一样，从而导致地面和低层大气温度逐渐升高。这就是地球温室效应。因气温效应的气体称为温室效应气体。2014年4月13日，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第五次评估报告的第三工作组报告。报告指出，为了将到 2100年为止的气温上升幅度控制在超出工业革命前 2摄氏度之内，到2050年必须关键在于其中一项为"碳捕集与圭寸存技术” 。一、 捕集和封存二氧化碳（CCS的概貌CCS（CarbonCaptureandStorage）,就是二氧化碳的捕集、输送和封存。从产生源捕集

的二氧化碳被输送到地面以下 1000-3000米，在黏土层之下的砂岩层之中封存。 把二氧化碳封存到含有丰富地下水的砂岩层中的 CCS1996年首次在挪威近海的北海油气田启动。 为了免交的化石燃料中所含的碳元素所征收的“碳税” ，现在依然进行，每年约封存 100万吨的二氧化碳。（以上插图便是挪威CCS技术的大致原理）根据最新报告显示，2050年，通过CCS将削减约80亿吨的二氧化碳。CCS是从量产生二氧化碳的设施所排放废气中捕集二氧化碳并将其封存到特定的地层中的技术， 技术完备并已投入使用。大量产生二氧化碳的设施指的是火力发电厂、 炼钢厂和水泥厂等设施。火力发电厂燃烧煤和石油，炼钢厂用焦炭（将煤做高温蒸馏除去挥发性成分后的产物） 除去铁矿石中的氧元素，水泥厂燃烧石灰石燃料，都是大量产生二氧化碳的过程。 CCS会收集这些废气，在把他们排放到大气中之前捕集其中的二氧化碳， 并将其封存到特定的地层中去。国际能源机构在2012年发布的预测是：如果想把全球平均气温的上升幅度控制在超出工业革命前 2摄氏度之内的话，2050年这一年中应该削减的二氧化碳的 17%必须用CCS技术完成。二、 封存二氧化碳的地层地层就像倒扣的饭碗那样向上凸起地弯曲， 称为背斜结构（Anticline）。在距今几亿年到几百万年之间的地层的背斜结构之中， 常有原油和天然气储存。储存有原油和天然气的背斜结构是封存二氧化碳的理想场所这是因为原油和天然气在哪里已经封存了几百万年之久，是非常安全的场所。以日本为例，在下边的地图中， A1-A3是能够封存二氧化碳的背斜结构的分布区域。地下信息多的是A1，信息少的是A3.B-1是水溶性气田。B-2是在水深不足200米的浅海的水底之下、可以封存二氧化碳的砂岩层。图中用不同颜色表示砂岩层的厚度。 紫色区域厚度在800米左右，红色区域在3000米左右。（摘自日本地球环境产业技术研究机构 RITE的《把二氧化碳封存到地下的技术研究与开发》三、 二氧化碳的体积，越往地下体积越小2050年这一年中，全世界应该削减的二氧化碳的量，总计为 80亿吨。在15摄氏度，1个大气压下，其体积是4300立方千米。也就是和一个便成为16千米的立方体体积相同。有可能将体积如此庞大的二氧化碳封存到地下吗？二氧化碳被输送到距地面3000米、黏土层之下的砂岩层之中封存。砂岩中约有20%-30%体积是空的，通常充满着地下水。用二氧化碳取代水，砂层越厚， 能够封存的二氧化碳就越多。二氧化碳被输送到地下的过程中体积会越来越小。 这是因为越往地下，作用在二氧化碳的压力就越大的缘故。二氧化碳由地面的泵加压，通过直径为 10厘米左右的管道向地下移动。到达地下1000米处时，压力为100个大气压，温度超过35摄氏度（地面气温为15摄氏度时地下温度每隔100米上升2-3摄氏度），二氧化碳处于气体和液体之间的“超临界状态”，体积也变的只有地面上的 3.2%大小。能够封存地球上几十亿吨二氧化碳的地层是有的。被封存的二氧化碳，密度比水小，所以会往地面上移动。但是，沙岩层的黏土粒子很细，二氧化碳和地下水都不能通过黏土层扩散。 水平方向的移动是极其微小的， 每年也不过几个厘米而已。

F图就是二氧化碳体积与地下深度的关系表深度（千米）00.511.52二氧化碳的密度（克1米）2004006008001000那么，CCS中捕集二氧化碳的方法究竟有哪些呢?四、 用化学吸收法捕集二氧化碳在CCS中，费用最高的是二氧化碳的捕集过程，约占总费用的 60%二氧化碳通常是化学反应的最终产物，他稳定、几乎不能与其他物质反应， 所以很难捕集。捕集二氧化碳的方法有“吸收法”、“吸附法”和“膜分离法”。吸收法是用液体来吸收二氧化碳，膜分离法则是使二氧化碳通过膜来吸收。吸收法和吸附法都有使用化学放映和纯物理的方法。 在各种捕集方法中，最简单实用的是化学吸收法。化学吸收法是让一种被称为