CO_(2)海洋封存的思考与新路径探索

实现碳达峰碳中和目标既是应对气候变化的必由之路,也是中国彰显大国责任担当和推动构建人类命运共同体的迫切需要。中国目前碳封存选址大多都集中在陆地,并且主要以气态CO_(2)或者液态CO_(2)的方式进行碳封存。陆地的碳封存潜力不及海洋,而且前者对于储层的地质条件和作业条件要求均较高。海洋是地球上最大的活跃碳库,碳封存潜力巨大,目前中国已建成第一个海上碳封存项目——“恩平15-1”CO_(2)封存示范项目。为了加快推进CO_(2)海洋封存目标的实现,提出了CO_(2)水合物固态封存的新思路,探索了海洋碳封存的整体路径。研究结果表明:①基于甲烷水合物开发的逆向思维,以及CO_(2)水合物形成条件远不及甲烷水合物苛刻的特点,可以将CO_(2)注入海底形成CO_(2)水合物碳矿;②基于“固态流化”法的逆向原理及思维将液态CO_(2)直接注入甲烷水合物层及其下伏层的泥砂中,不仅可以利用CO_(2)置换开发甲烷水合物,而且还能在海底浅层形成CO_(2)水合物进而实现碳封存;③利用现有油气田开发平台和设备,选择有利于CO_(2)封存的地质构造和咸水层,有望实现油气田开发和海洋碳封存的协同发展。结论认为,该方法已经通过了实验室可行性验证,有望为未来碳捕集、利用与封存(CCUS)提供新的解决方案。

基于日本苫小牧港CCS示范项目的海洋碳封存环境风险监测方法浅析

碳捕集与封存利用技术是应对全球变暖、实现温室气体CO_(2)大规模削减的重要技术途径。海洋碳封存技术是近年来的研究重点之一,该技术利用海下稳定岩石储层对CO_(2)进行储存,相比于陆地碳封存技术具有更高的安全性。以日本苫小牧港CCS示范项目为基础,系统梳理了该项目在海洋生态环境监测、CO_(2)泄漏事故预防监测和地震监测等方面的研究方法,分析并总结了CO_(2)泄漏事故判断指标pCO_(2)/DO值(海水中CO_(2)与DO分压之比)的适用性以及地震对CO_(2)海下注入工程的影响,并基于中国国情提出在海洋碳封存项目中增加CO_(2)泄漏事故预防监测系统和地震监测系统等建议,为地震多发海域今后的碳封存项目提供借鉴。

“三泵集成”打造海洋CO2负排放生态工程

微型生物(包括细菌、古菌和病毒)是海洋碳循环的巨大幕后推手,在全球气候变化中发挥了举足轻重的作用。大气二氧化碳(CO2)由海洋藻类生物转变成可沉降有机组分(生物泵),经过细菌和古菌及其他生物和病毒作用(微型生物碳泵),在广阔水体中产生的惰性有机碳(RDOC)可在千年时间尺度上被封存,其伴随颗粒物进一步沉降到海底由底栖微生物作用变成碳酸盐矿物(碳酸盐碳泵)得以更长时间尺度的封存。文章在充分了解海洋微生物过程和机制的基础上,阐述“三泵(生物泵、微型生物碳泵、碳酸盐碳泵)集成”的固碳、储碳原理和优势;采用人工智能手段,制定海洋负排放工程可行性方案,为海洋碳封存提供可监测、可报告、可核查的理论依据和实验场景。从科学原理上,该方案的实施将可望助力我国2060年实现碳中和的宏伟目标。