碳捕獲與封存 - 它是啥，應用和示例

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什麼是碳捕獲與封存 (CCS)？

碳捕獲與封存是一種用於儲存二氧化碳的技術，以防止其釋放到大氣中。這種方法有助於應對全球變暖。該過程分為三個步驟：-

• 捕獲來自任何來源的二氧化碳排放
• 運輸氣體
• 將其儲存在地下

捕獲和儲存二氧化碳對於控制全球變暖至關重要。

CCS 如何運作？

碳捕獲與封存的運作涉及三個步驟，這裡將詳細討論這些步驟：-

1. 捕獲二氧化碳

不同的工業過程會產生各種氣體。二氧化碳從這些氣體中分離出來並儲存。

2. 儲存的二氧化碳的運輸

儲存的二氧化碳被壓縮並運輸到氣體短缺的地區。運輸透過管道、船舶或公路運輸進行。

3. 二氧化碳的儲存

透過將其注入地下的岩石中來永久儲存二氧化碳。

CCS 中碳排放的儲存地點

有兩種方法可以用來儲存二氧化碳。這兩種方法是：-

• 礦物儲存
• 深層地質儲存

如果將二氧化碳儲存在海洋中，由於已經存在過量的氣體，可能會導致水體的酸化。最好將氣體儲存在地質構造中，因為儲存空間非常大。

1. 深層地質構造

將二氧化碳儲存在深層地質構造中的過程稱為地質封存。對氣體施加高壓使其變成液體狀。這種液體稱為超臨界二氧化碳，可以透過注入氣體將其儲存在沉積岩中。

可以找到這些岩石的地方是：-

• 舊油田
• 氣田
• 鹽水層

其他可以儲存二氧化碳的地質地點是：-

• 不可開採煤炭
• 火山岩

2. 提高石油採收率

這是一種將數噸二氧化碳儲存在油田中的過程。它有助於提高石油產量。通過出售額外的石油可以部分抵消注入氣體的成本。

3. 不可開採煤炭

位於深處且無法開採的煤炭被稱為不可開採煤炭。因此，它也是儲存二氧化碳的好地方。如果深處的煤炭含有大量孔隙，則可以吸收大量二氧化碳。在儲存煤炭時，會釋放甲烷，甲烷可用於不同目的。釋放的甲烷可以儲存和出售，這將有助於部分抵消儲存二氧化碳的成本。

4. 鹽水含水層

岩石的孔隙中可以找到含鹽量高的水。這些孔隙稱為鹽水含水層，可以用來儲存大量的二氧化碳。

5. 礦物儲存

礦物儲存是一個過程，其中二氧化碳與不同的元素（如鐵、鈣和鎂）發生反應。這個過程稱為礦物碳化，是一種自然現象。儲存的二氧化碳不會釋放到大氣中。這是一個緩慢的過程，但提高溫度和壓力可以加快碳化的速度。

碳捕獲技術的型別

許多型別的碳捕獲技術可用，我們將詳細討論每一種：-

1. 胺基水溶液 CO2 捕獲

這項技術利用胺來吸收工業過程中釋放的二氧化碳。在下一步中，氣體與胺分離並儲存以進行運輸。這是一種昂貴的技術，消耗大量能量。

2. 結合碳捕獲與封存的生物能源

這項技術從生物質能源生產中提取二氧化碳，然後儲存氣體。透過此過程還可以發電。

3. 碳捕獲與轉化

這項新技術捕獲二氧化碳並將其轉化為可用於各種用途的產品。這些產品包括燃料、聚合物、工業用化學品等等。

4. 發電廠的碳捕獲

發電廠排放大量氣體，必須在氣體釋放到大氣中之前捕獲二氧化碳。儲存的氣體被壓縮並準備運輸。這項技術用於減少碳排放。

5. 使用奈米技術的碳捕獲

這項技術利用奈米材料捕獲和儲存二氧化碳。其中一種奈米材料是碳奈米管。捕獲和儲存二氧化碳所需的壓力非常小。

6. 化學迴圈

這是一種使二氧化碳與不同金屬的顆粒發生反應的過程。然後分離二氧化碳，因為金屬顆粒是該過程中的催化劑。捕獲二氧化碳並儲存以進行運輸或進一步使用。

7. 低溫碳捕獲

這項新技術利用低溫冷卻過程將二氧化碳與其他氣體分離。氣體可以在低體積和高速度下儲存。該技術仍在試驗中，但具有很大的潛力。

8. 直接空氣捕獲

直接空氣捕獲 (DAC) 是一種利用空氣過濾器從大氣中捕獲二氧化碳的技術。捕獲並儲存二氧化碳，以便將其運輸到儲存地點。這是一種昂貴的技術，目前仍在研究中。

9. 增強岩石風化

增強岩石風化是一個過程，其中粉碎的矽酸鹽礦物被用在土壤上。風化過程開始並以快速的速度繼續進行，土壤捕獲在此過程中釋放的二氧化碳。這項技術價格低廉且高效，因為它還能提高土壤肥力。

10. 膜氣體分離

這項技術利用可滲透材料分離二氧化碳。完成該過程並提取二氧化碳需要低溫和低壓。這是一種廉價的技術，消耗的能量少。這項技術仍在研究中。

碳捕獲與封存的益處

碳儲存和捕獲有許多好處，列舉如下：-

• 壓縮二氧化碳在發電渦輪機中使用時會釋放能量
• 藉助二氧化碳可以創造更多燃料
• 藉助儲存的二氧化碳可以增強混凝土的強度
• 二氧化碳排放將減少
• CCS 可能有助於創造新的就業機會
• 可以降低碳的社會成本
• 可以減少氣候變化

化石燃料可以轉化為可再生能源

結論

碳捕獲與封存是一種用於捕獲和儲存來自各種來源的二氧化碳排放的技術。二氧化碳可以儲存在地球深處，也可以用作燃料發電。許多技術被用於捕獲和儲存二氧化碳，其中一些列在下面：-

• 胺基水溶液 CO2 捕獲
• 結合碳捕獲與封存的生物能源
• 碳捕獲與轉化
• 發電廠的碳捕獲
• 使用奈米技術的碳捕獲
• 化學迴圈
• 低溫碳捕獲
• 直接空氣捕獲
• 增強岩石風化
• 膜氣體分離

碳捕獲與封存常見問題解答

1. 我們如何區分碳儲存和碳封存？

碳儲存是一種技術，其中加壓的液態二氧化碳儲存在可滲透的岩石、鹽水含水層、油田等中。碳封存是一種技術，其中二氧化碳從大氣中去除並儲存在地質構造中。

2. 什麼型別的公司使用碳儲存？

許多公司使用碳儲存，其中一些包括：-

• 化石燃料
• 肥料
• 製造業
• 電力
• 鋼鐵

3. 什麼是碳迴圈？

碳迴圈是一個過程，其中植物透過光合作用吸收氣體以產生食物並釋放氧氣。動物利用氧氣呼吸並釋放二氧化碳。二氧化碳也在海洋和大氣之間交換。

4. 哪些氣體被稱為溫室氣體？

被稱為溫室氣體的包括：-

• 二氧化碳
• 甲烷
• 一氧化二氮
• 水蒸氣

5. 正在使用哪些捕獲方法將二氧化碳儲存在地下？

這些方法包括：-

• 結構捕獲
• 殘餘捕獲
• 溶解度捕獲
• 礦物捕獲