溫室氣體源源不絕怎麼辦?科學家把二氧化碳變成「石頭」地下封存

2016-06-10 17:08

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在全球暖化背景下,怎樣處理不斷增長的二氧化碳排放是一個世界性難題。一個國際研究團隊9日在美國《科學》期刊上報告說,他們把二氧化碳注入地下玄武岩層,並借助自然化學反應將二氧化碳轉化為固態碳酸鹽。

固態碳酸鹽礦物質沒有洩漏風險,因而這種方式可以永久且對環境無害地封存二氧化碳。玄武岩是地球上最常見的岩石類型之一,在世界許多地方的大陸邊緣地帶廣泛存在,因此有潛力用於大量封存二氧化碳。

冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)
冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)

長期以來,碳捕獲與封存(carbon capture and storage,CCS)技術被視為應對全球暖化的重要方案,即從工業生產或燃燒化石燃料產生的氣體中分離出二氧化碳,然後注入一定深度的地下岩層中封存。通常選擇的封存地點是廢棄油氣田等,但一些專家擔心,這些氣體將來還會洩漏回地面,技術安全性有待驗證。

冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)
冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)

為此,美國和歐盟的一些機構從2012年開始在冰島實施名為「碳固定」(CarbFix Project)的試驗計畫。冰島有多座活火山,火山噴發形成的玄武岩(basalts)廣泛存在於地下,這種岩石的鈣、鎂、鐵含量高,可與二氧化碳發生化學反應,生成固態的碳酸鹽礦物質。

冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)
冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)

這個計畫由美國哥倫比亞大學(Columbia University)、冰島大學(University of Iceland)、雷克雅未克能源公司(Reykjavik Energy)、英國南安普敦大學(University of Southampton)等機構聯合實施,研究人員先把此前收取的二氧化碳與水混合,然後注入地下400公尺至800公尺深處的玄武岩層中。

冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)
冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)

專家原以為相關化學反應需經過數百年乃至數萬年才能完成,但最新研究顯示,這一化學反應的速度比此前預測要快得多。

「我們的研究結果顯示,所注入的二氧化碳95%至98%不到兩年就發生鈣化(轉化為固態碳酸鹽),」論文第一作者、南安普敦大學地質工程學副教授馬特(Juerg Matter)在聲明中說,「這個速度非常令人吃驚。」

冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)
冰島的碳捕獲與封存(CCS)計畫「碳固定」(CarbFix),把二氧化碳注入地下玄武岩層,轉化為固態碳酸鹽。(CarbFix)

但專家也表示,用上述方法將二氧化碳注入玄武岩層之前,需先把二氧化碳與水混合,因而所需用水量非常大,封存1噸二氧化碳需要大約25噸水。未來可以探索使用海水來解決這個問題。

「碳固定」是一個小型試點計畫,目前冰島雷克雅未克能源公司正在開展更大規模的試驗,把從一個地熱發電廠每年捕獲的近5000噸二氧化碳封存到地下。研究人員認為,這種新型固碳技術將會提高公眾對碳捕獲與封存技術的接受度。

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