碳捕集与封存：修订间差异

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[[File:Carbon sequestration-2009-10-07.svg|缩略图|300px|图中显示出二氧化碳的收集及储存方法]]
[[File:Carbon sequestration-2009-10-07.svg|thumb|300px|图中显示出二氧化碳的收集及储存方法]]
'''碳捕集与封存'''，又称为'''碳封存'''或'''碳收集及储存'''等（{{lang-en|'''C'''arbon '''C'''apture and '''S'''torage}}，简称'''CCS'''），有时亦会加入“应用”而被称作“CCUS”（即'''C'''arbon '''C'''apture '''U'''tilise and '''S'''torage），是指收集从[[点源污染]]（如[[火力发电厂]]）产生的[[二氧化碳]]，将它们运输至储存地点并长期与空气隔离的技术过程。此项技术的主要目的是防止在发电过程中或其他行业使用[[化石燃料]]而释放大量二氧化碳至[[大气层]]，同时是一种潜在手段以減轻因为使用化石燃料时所释出的排放物而造成的[[全球暖化]]及[[海洋酸化]]<ref name="IPCC_2005">{{cite report |editors = Bert Metz, Ogunlade Davidson, Heleen de Coninck, Manuela Loos, Leo Meyer |date = 2005 |title = Carbon Capture and Storage |url = https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf |publisher = [[剑桥大学出版社]] |access-date = 2016-06-11 |||}}</ref>。虽然将二氧化碳注入地层这项技术已使用了数十年，例如用以提高石油的采收率，但长期存储二氧化碳是一种较新的概念。首个商业化的例子是在2000年进行的{{tsl|en|Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project|Weyburn-Midale二氧化碳计划}}<ref>{{Cite web |url = http://www.canadiangeographic.ca/magazine/JF08/indepth/weyburn.asp |title = Burying the problem |publisher = Canadian Geographic Magazine |accessdate = 2016-06-11 |||}}</ref>。其他例子包括加拿大边界大壩<ref>{{Cite web |url = http://ccs.gov2.tw/node/2917 |title = 加拿大边界大壩CCS计划成绩矚目 |date = 2016-04-26 |publisher = 台湾行政院环境保护署 |accessdate = 2016-06-11 |||}}</ref>及密西西比电力公司的[[肯珀项目]]。[[政府间气候变化专门委员会]]（IPCC）形容CCS技术是在众多应对气候变化的方法之中最具成本效益及扮演重要角色，并指出如果沒有这项技术，遏制全球变暖的成本将会增加一倍<ref>{{Cite web |url = http://www.theguardian.com/environment/2016/jun/09/co2-turned-into-stone-in-iceland-in-climate-change-breakthrough |title = CO2 turned into stone in Iceland in climate change breakthrough |author = Damian Carrington |date = 2016-06-09 |publisher = [[卫报]] |accessdate = 2016-06-11 |||}}</ref><!-- removed_ref site208 by WaitSpring-bot (template) -->。
'''碳捕集与封存'''，又称为'''碳封存'''或'''碳收集及储存'''等（{{lang-en|'''C'''arbon '''C'''apture and '''S'''torage}}，简称'''CCS'''），有时亦会加入“应用”而被称作“CCUS”（即'''C'''arbon '''C'''apture '''U'''tilise and '''S'''torage），是指收集从[[点源污染]]（如[[火力发电厂]]）产生的[[二氧化碳]]，将它们运输至储存地点并长期与空气隔离的技术过程。此项技术的主要目的是防止在发电过程中或其他行业使用[[化石燃料]]而释放大量二氧化碳至[[大气层]]，同时是一种潜在手段以減轻因为使用化石燃料时所释出的排放物而造成的[[全球暖化]]及[[海洋酸化]]<ref name="IPCC_2005">{{cite report |editors = Bert Metz, Ogunlade Davidson, Heleen de Coninck, Manuela Loos, Leo Meyer |date = 2005 |title = Carbon Capture and Storage |url = https://www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srccs/srccs_wholereport.pdf |publisher = [[剑桥大学出版社]] |access-date = 2016-06-11 }}</ref>。虽然将二氧化碳注入地层这项技术已使用了数十年，例如用以提高石油的采收率，但长期存储二氧化碳是一种较新的概念。首个商业化的例子是在2000年进行的{{tsl|en|Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project|Weyburn-Midale二氧化碳计划}}<ref>{{Cite web |url = http://www.canadiangeographic.ca/magazine/JF08/indepth/weyburn.asp |title = Burying the problem |publisher = Canadian Geographic Magazine |accessdate = 2016-06-11 }}</ref>。其他例子包括加拿大边界大壩<ref>{{Cite web |url = http://ccs.gov2.tw/node/2917 |title = 加拿大边界大壩CCS计划成绩矚目 |date = 2016-04-26 |publisher = 台湾行政院环境保护署 |accessdate = 2016-06-11 }}</ref>及密西西比电力公司的[[肯珀项目]]。[[政府间气候变化专门委员会]]（IPCC）形容CCS技术是在众多应对气候变化的方法之中最具成本效益及扮演重要角色，并指出如果沒有这项技术，遏制全球变暖的成本将会增加一倍<ref>{{Cite web |url = http://www.theguardian.com/environment/2016/jun/09/co2-turned-into-stone-in-iceland-in-climate-change-breakthrough |title = CO2 turned into stone in Iceland in climate change breakthrough |author = Damian Carrington |date = 2016-06-09 |publisher = [[卫报]] |accessdate = 2016-06-11 }}</ref><!-- removed_ref site208 by WaitSpring-bot (template) -->。


一间集成及试验规模的CCS电厂于2008年9月开始于德国东部营运，以测试技术可行性和经济效益。与非CCS电厂相比，应用CCS技术的现代常规电厂能減少大约80-90%的二氧化碳排放量<ref name="IPCC_2005"/>。[[政府间气候变化专门委员会]]（IPCC）估计，直到2100年，CCS的经济潜力可能是总碳減排努力的10至55%<ref name="IPCC_2005"/>。
一间集成及试验规模的CCS电厂于2008年9月开始于德国东部营运，以测试技术可行性和经济效益。与非CCS电厂相比，应用CCS技术的现代常规电厂能減少大约80-90%的二氧化碳排放量<ref name="IPCC_2005"/>。[[政府间气候变化专门委员会]]（IPCC）估计，直到2100年，CCS的经济潜力可能是总碳減排努力的10至55%<ref name="IPCC_2005"/>。
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<ref name="IPCC_2005"/>。将这项技术应用至现有的发电厂会更为昂贵，特别是当发电厂远离封存二氧化碳的地点。
<ref name="IPCC_2005"/>。将这项技术应用至现有的发电厂会更为昂贵，特别是当发电厂远离封存二氧化碳的地点。


二氧化碳可被藏于地层深处或以矿物碳酸鹽形式储存。由于海洋酸化的相关效应，因此深海储存是不可行的<ref>{{Cite web |url = http://www.greenfacts.org/en/co2-capture-storage/ |title = CO2 Capture and Storage |publisher = GreenFacts |accessdate = 2016-06-11 |||}}</ref>，而地层则是目前被认为最有前途的封存地点。根据[[国家能源技术实验室]]（NETL）的报导，按照在目前的二氧化碳生产速度，北美地区拥有足够的存储容量，甚至可用作存储超过900年<ref>{{Cite web |url = http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/refshelf/atlas/index.html |title = NETL 2007 Carbon Sequestration Atlas |publisher = [[国家能源技术实验室]] |accessdate = 2016-06-11 |||}}</ref>。然而，有关海底或地下存储的安全性的长期預测是非常困难的和有着不确定性，以及仍然存在著二氧化碳可能泄漏到大气中的危险<ref>{{cite journal |authors = Jack J.C. Phelpsa, Jerry C. Blackfordb, Jason T. Holta, Jeff A. Poltona |date = 2015 |title = Modelling large-scale CO2 leakages in the North Sea |journal = International Journal of Greenhouse Gas Control |volume = 38 |pages = 210-220 |doi = 10.1016/j.ijggc.2014.10.013 |access-date = 2016-06-11}}</ref>。
二氧化碳可被藏于地层深处或以矿物碳酸鹽形式储存。由于海洋酸化的相关效应，因此深海储存是不可行的<ref>{{Cite web |url = http://www.greenfacts.org/en/co2-capture-storage/ |title = CO2 Capture and Storage |publisher = GreenFacts |accessdate = 2016-06-11 }}</ref>，而地层则是目前被认为最有前途的封存地点。根据[[国家能源技术实验室]]（NETL）的报导，按照在目前的二氧化碳生产速度，北美地区拥有足够的存储容量，甚至可用作存储超过900年<ref>{{Cite web |url = http://www.netl.doe.gov/technologies/carbon_seq/refshelf/atlas/index.html |title = NETL 2007 Carbon Sequestration Atlas |publisher = [[国家能源技术实验室]] |accessdate = 2016-06-11 }}</ref>。然而，有关海底或地下存储的安全性的长期預测是非常困难的和有着不确定性，以及仍然存在著二氧化碳可能泄漏到大气中的危险<ref>{{cite journal |authors = Jack J.C. Phelpsa, Jerry C. Blackfordb, Jason T. Holta, Jeff A. Poltona |date = 2015 |title = Modelling large-scale CO2 leakages in the North Sea |journal = International Journal of Greenhouse Gas Control |volume = 38 |pages = 210-220 |doi = 10.1016/j.ijggc.2014.10.013 |access-date = 2016-06-11}}</ref>。


== 技术背景 ==
== 技术背景 ==
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== CO<sub>2</sub>捕集 ==
== CO<sub>2</sub>捕集 ==
收集二氧化碳最为有效的方法是由点源污染中直接收集，例如一些大型的火力发电厂或生物能源设施、主要排放二氧化碳的行业、天然气处理或[[合成燃料]]厂，以及以化石燃料为基础、生产氫的工厂。从空气中收集二氧化碳亦可行但不实际，因为空气中的二氧化碳是未经压缩的<ref>{{cite conference |authors = Klaus S. Lackner, Patrick Grimes, Hans-J. Ziock |date = 2001 |title = Capturing Carbon Dioxide From Air |url = http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/7b1.pdf |conference = First National Conference on Carbon Sequestration |access-date = 2016-06-11 |||}}</ref>。
收集二氧化碳最为有效的方法是由点源污染中直接收集，例如一些大型的火力发电厂或生物能源设施、主要排放二氧化碳的行业、天然气处理或[[合成燃料]]厂，以及以化石燃料为基础、生产氫的工厂。从空气中收集二氧化碳亦可行但不实际，因为空气中的二氧化碳是未经压缩的<ref>{{cite conference |authors = Klaus S. Lackner, Patrick Grimes, Hans-J. Ziock |date = 2001 |title = Capturing Carbon Dioxide From Air |url = http://www.netl.doe.gov/publications/proceedings/01/carbon_seq/7b1.pdf |conference = First National Conference on Carbon Sequestration |access-date = 2016-06-11 }}</ref>。


在氧气中，燃燒煤炭时所产生的烟气含有高濃度的二氧化碳，大约是10至15%，而天然气发电厂的烟气只含有5至10%的二氧化碳<ref>{{cite journal |authors = Thomas M. McDonald, Jarad A. Mason, Xueqian Kong, Eric D. Bloch, et al. |date = 2015-03-19 |title = Cooperative insertion of CO2 in diamine-appended metal-organic frameworks |journal = Nature |volume = 519 |pages = 303-308 |doi = 10.1038/nature14327 |access-date = 2016-06-11}}</ref>。因此，在火力发电厂进行碳收集是更有效及符合成本效益。
在氧气中，燃燒煤炭时所产生的烟气含有高濃度的二氧化碳，大约是10至15%，而天然气发电厂的烟气只含有5至10%的二氧化碳<ref>{{cite journal |authors = Thomas M. McDonald, Jarad A. Mason, Xueqian Kong, Eric D. Bloch, et al. |date = 2015-03-19 |title = Cooperative insertion of CO2 in diamine-appended metal-organic frameworks |journal = Nature |volume = 519 |pages = 303-308 |doi = 10.1038/nature14327 |access-date = 2016-06-11}}</ref>。因此，在火力发电厂进行碳收集是更有效及符合成本效益。
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{{see|:en:Direct air capture}}
{{see|:en:Direct air capture}}
* 吸附剂：氧化鈣（石灰）
* 吸附剂：氧化鈣（石灰）
:在一大气压下将[[碳酸鈣]]加热到900℃会分解成[[氧化鈣]]和[[二氧化碳]]（此为可逆反应）<ref>{{cite web |author1=雷汉欣 |title=巨无霸空气清净机－鈣回路碳捕获技术 |url=https://pansci.asia/archives/68937 |website=PanSci 泛科学 |accessdate=2020-05-25 |||}}</ref>
:在一大气压下将[[碳酸鈣]]加热到900℃会分解成[[氧化鈣]]和[[二氧化碳]]（此为可逆反应）<ref>{{cite web |author1=雷汉欣 |title=巨无霸空气清净机－鈣回路碳捕获技术 |url=https://pansci.asia/archives/68937 |website=PanSci 泛科学 |accessdate=2020-05-25 }}</ref>
:: <math>\rm CaCO_3 \rightarrow CaO+CO_2 \uparrow </math>
:: <math>\rm CaCO_3 \rightarrow CaO+CO_2 \uparrow </math>
* [[氫氧化鉀]]吸收[[二氧化碳]]形成[[碳酸鉀]]（[[肥料|鉀肥]]）与[[水]]
* [[氫氧化鉀]]吸收[[二氧化碳]]形成[[碳酸鉀]]（[[肥料|鉀肥]]）与[[水]]
:: <math>\rm KOH + CO_2 = K_2CO_3 +H_2O </math>
:: <math>\rm KOH + CO_2 = K_2CO_3 +H_2O </math>
* Faradaic electro-swing reactive adsorption for CO2 capture<ref>{{cite news |author1=Sahag Voskian and T. Alan Hatton |title=Faradaic electro-swing reactive adsorption for CO2 capture |url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE02412C |accessdate=2020-05-25 |work=Energy & Environmental Science |issue=2019-12 |publisher=Royal Society of Chemistry |||}}</ref>
* Faradaic electro-swing reactive adsorption for CO2 capture<ref>{{cite news |author1=Sahag Voskian and T. Alan Hatton |title=Faradaic electro-swing reactive adsorption for CO2 capture |url=https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE02412C |accessdate=2020-05-25 |work=Energy & Environmental Science |issue=2019-12 |publisher=Royal Society of Chemistry }}</ref>


== CO<sub>2</sub>运输 ==
== CO<sub>2</sub>运输 ==
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== 中国鄂尔多斯深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程 ==
== 中国鄂尔多斯深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程 ==
中国神华集团在内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗实施了中国首个煤基全流程深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程。<ref>{{Cite web|url=http://www.zgdzdcbjb.com/article/2015/2095-8706-2-4-36.html#outline_anchor_12|title=中国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程|accessdate=2018-10-27|work=www.zgdzdcbjb.com|||}}</ref>项目工程自2009年2月开始工作，2011年5月开始正式注入。至2015年4月，累积二氧化碳注入量达到30.3万吨。
中国神华集团在内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗实施了中国首个煤基全流程深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程。<ref>{{Cite web|url=http://www.zgdzdcbjb.com/article/2015/2095-8706-2-4-36.html#outline_anchor_12|title=中国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程|accessdate=2018-10-27|work=www.zgdzdcbjb.com}}</ref>项目工程自2009年2月开始工作，2011年5月开始正式注入。至2015年4月，累积二氧化碳注入量达到30.3万吨。


== 注释 ==
== 注释 ==
取自“https://www.qiuwenbaike.cn/wiki/碳捕集与封存”