二氧化碳地下生化合成天然气耦合地热利用:技术系统、挑战及展望

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)等人工负碳技术将在中国实现“双碳”目标的过程中发挥关键作用,但现有技术存在实施成本高、效率低等问题。为此,首次提出CO_(2)地下生化合成天然气耦合地热利用技术系统,其耦合过程为:①地热利用降低储层温度,为CO_(2)生化合成天然气营造适宜的地温条件;②CO_(2)生化合成天然气释放反应热,增加储层温度,提升地热利用效率。为区别于传统CCUS技术,将其称为碳捕集、循环利用与封存(CCCUS)技术,并对其技术经济可行性及综合潜力进行了初步评估。研究结果表明:①全球首创的CCCUS技术系统功能包括地下生化合成与储存再生天然气、地热利用、强化天然气开采、CO_(2)地质封存等;②与传统人工负碳技术相比,CCCUS的优势为降低碳捕集难度及成本、提升碳封存效率,同时变废为宝实现碳循环资源化、能源化利用及碳循环经济;③若在全国常规气藏开展CCCUS,单次循环可利用CO_(2)约4.35×108 t、合成CH4约2178.8×108 m3、储能8675.6×1012 kJ、产生地热(化学反应热)1614.4×1012 kJ,多次循环最终可封存CO_(2)达22.8×108 t。结论认为,CCCUS技术系统为中国碳循环经济的发展提供了一种全新的思路,可实现碳循环资源化、能源化利用并可弥补传统CCUS技术的不足,有望成为中国最具发展潜力的人工负碳技术。