2012年9月15日 星期六

又從「捕碳」到「貯碳」

前兩篇提到, 在可見的未來, 仍然需要使用化石能源, 所以還是「有排碳」, 而要解決二氧化碳 氣排放到大氣中, 比較實際的辦法, 就是「捕碳」了。

「捕碳」, 是從「排碳」的源頭着手, 主要是排放大量二氧化碳氣的企業, 如煉油廠、冶金、化 肥及發電廠等, 將所排放出的二氧化碳氣收集、壓縮、運送、及最終埋藏在地底下, 而不讓其 排放到大氣中, 造成污染。現時在使用中的「捕碳」技術有三種: 就是「產前」、「產後」、 和「氧化」。

在三種之中, 較多使用的是「產後」的方法。所謂「產後」, 就是在化石燃料燃燒之後, 在所排 放出的廢氣中, 「捕捉」二氧化碳氣。這種技術最通常是應用於發電廠的「捕碳」, 而且已是 頗成熟的技術。

至於「產前」, 是大都應用在化工業、化肥業等, 是在產生二氧化碳氣之前已做功夫。方法是 先將化石燃料通過「部份氧化」的過程而「氣化」, 成為「合成氣體」(Synthetic Gas), 其中主 要成份為一氧化碳氣及水蒸汽, 然後再經另一個程序, 進一步轉化為二氧化碳氣及氫氣, 二氧化 碳氣「被捕」後, 剩下的純氫氣就用作真正的燃料來燃燒, 燃燒後的廢氣中只有水蒸汽, 而沒有 二氧化碳氣。

「氧化」是三種方法之中最昂貴的, 供應化石燃料燃燒的不是空氣, 而是純氧氣, 這樣化石燃料 就會燃燒得更完全、產生的熱量更多、溫度也更高。但為了不讓溫度太高, 把燃燒後產生的廢 氣重新注入燃燒室中來降低溫度;這樣循環燃燒最終所產生的廢氣, 就只有水蒸汽和二氧化碳 氣, 水蒸汽可以通過凝結而清除, 餘下的純二氧化碳氣就更易被「捕捉」了。這個方法雖然較 昂貴, 但差不多可以做到「零排放」, 唯一可能的漏洞, 是凝結了的水蒸汽中還可能含有些微的 二氧化碳氣, 但只要將之處理一下, 就可做到真正的「零排放」了。

無論用甚麼方法來「捕捉」到的二氧化碳氣, 最終都是要把它貯存或埋藏在地下, 或更理想的 是, 就在附近把它循環再造成其他有用的產品, 如塑膠、甲醇等工業產品。由「捕捉」地點到 任何處理地點, 中間都必然經過「運送」的過程, 最經濟的「運送」方法, 當然就是通過管道 了。在2008, 美國就有接近6,000公里的管道用來「運送」二氧化碳氣。那些二氧化碳氣主 要是被「運送」到油田, 然後泵下那些產量在下降中的油井, 利用泵下的壓力, 來重新增加該油 井的產油量, 同時, 就把二氧化碳氣困在油井中, 完成埋藏「貯碳」的最後程序。

並不是世界各處都有類似的油井可以用來埋藏二氧化碳氣, 那就需要找尋另外的適當的地質構 造了。其中一種就是已廢棄的天然氣井, 因為井下有大量現成的不透氣的空間, 無需再花時間 和金錢來鑽井。另一類適合的地質結構是「鹽田」, 因為環境不適合人類居住, 又可以利用鹽 田中各種的金屬鹽, 與二氧化碳氣化合, 形成性質穩定的碳酸鹽, 達到「貯存」的效果。

另外, 可以將二氧化碳氣「埋藏」在沒有開採價值的煤層中,其理論基礎是: 煤會把二氧化碳 氣吸付在其表面, 而同時, 又會把本來已經吸付在表面的甲烷氣釋放出來。甲烷氣可以被收集 及出售作為燃料, 以抵消一部份「貯碳」的成本。

「捕碳」到最終「貯碳」, 都是希望減少在大氣中的二氧化碳氣的份量, 但如油田及煤層的 「貯碳」技術, 反而從另一方面增加了二氧化碳氣的產量, 實在是矛盾。此外, 被「貯碳」的二 氧化碳氣, 會有泄漏的風險, 造成另類環境污染。所以, 還是循環再造成 有用的物料, 來得比較 合理。

另篇再續。

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