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在未來五年內,至少有 50 萬噸二氧化碳將被注入西弗吉尼亞州新黑文附近芒廷尼爾發電廠深處的岩石中。儘管這不到全球溫室氣體排放量的 0.00001%,也少於該工廠自身二氧化碳排放量的 2%,但這項從本週開始的封存行動標誌著唯一可行的技術手段的首次商業示範,用於解決燃煤電廠的碳排放問題,全球許多燃煤設施都希望效仿這種方法。
美國電力公司發電執行副總裁尼克·阿金斯表示,煤炭約佔美國發電量的 50%,佔美國電力公司發電量的 75%。芒廷尼爾電廠可以泵出 1300 兆瓦的電力,使其成為美國最大的燃煤電廠之一,也是二氧化碳排放的主要來源。(全球全球變暖汙染物的主要排放國——中國和美國——每年燃燒近 40 億噸骯髒的黑色煤炭。)
因此,從煤炭公司到環保組織的每個人都認為碳捕獲和儲存(CCS)對於大幅快速減少溫室氣體排放至關重要。但是,只有少數技術示範來捕獲氣體,而且除了使用二氧化碳從地下泵出更多石油之外,很少有人嘗試儲存它。
為了從煙囪中捕獲二氧化碳,芒廷尼爾將採用所謂的冷氨技術,該技術依靠碳酸銨化學物質從廢氣中提取二氧化碳。(另外兩種基本的捕獲技術要麼在純氧中燃燒煤炭以產生富含二氧化碳的排放流,要麼在煤炭氣化過程中虹吸掉產生的二氧化碳。)芒廷尼爾將捕獲的二氧化碳壓縮至至少每平方英寸 2000 磅,使其液化並將其泵送到地下約 8000 英尺處。在如此深處,液態二氧化碳流過多孔岩層,附著在微小的空間中,隨著時間的推移緩慢擴散,並最終與岩石或鹽水發生化學反應。“我們不是進入鹽穴;我們不是進入地下河。我們正在進入微小的孔洞,”德克薩斯大學奧斯汀分校的地質學家蘇珊·霍沃卡解釋說,指的是一般的碳捕獲和儲存。“加起來,它是一個很大的體積。”
事實上,美國能源部估計,美國地下有 3.9 萬億噸二氧化碳的地質空間,足夠滿足大型工業來源每年排放的 32 億噸二氧化碳。
芒廷尼爾下方的兩個地質構造是羅斯潤砂岩和銅嶺白雲岩,它們位於相對不透水的岩層之下,這些岩層將使二氧化碳保持被困狀態。“我們專案的一部分是進行測試,瞭解它們對二氧化碳的接受程度,”美國電力公司的碳捕獲和儲存工程經理加里·斯皮茨諾格爾說。
畢竟,俄亥俄州的一項類似努力表明,那裡的地層儲存的二氧化碳比預期的要少。該公司將透過三個專門鑽探的井來監測二氧化碳,此外還有兩個井用於首先向下泵送二氧化碳。
捕獲和儲存二氧化碳的過程可能只是簡單的化學和地質學,但它具有巨大的工業成本。美國電力公司僅在芒廷尼爾的捕獲技術上就將支付 7300 萬美元,並已要求 3.34 億美元的聯邦刺激資金(該公司表示,這佔總成本的一半)來擴大專案規模,以便在未來幾年內捕獲該工廠約 20% 的排放量。
儘管碳捕獲和儲存的價格昂貴,但芒廷尼爾並非孤例。在美國,公用事業公司正在計劃建設數十億美元的發電廠,這些發電廠將採用碳捕獲和儲存技術;到 2011 年,阿拉巴馬電力公司可能會超過芒廷尼爾,並將其巴里工廠的 15 萬噸二氧化碳埋在西特羅內爾油田。在國外,中國有幾個部分由澳大利亞資助的測試設施,在冰島,一個國際研究人員聯盟將把二氧化碳泵入地下玄武岩中,在那裡它將發生反應形成碳酸鹽礦物。
但是,即使二氧化碳永久地鎖在岩石中,與煤炭相關的其他環境問題仍然存在。該技術無助於解決煤炭開採的影響,特別是山頂移除,或殘留的有毒飛灰等問題。此外,儘管環境保護署已開始制定規則來監管二氧化碳注入井,但仍不清楚誰擁有孔隙空間資源,以及誰在發生事故(例如突然、像間歇泉一樣釋放氣體)時承擔責任。
儘管如此,鑑於排放監管迫在眉睫,公用事業公司預計未來幾十年內將大規模安裝碳捕獲和儲存技術。“我們的第一個全面部署將在 2015 年左右,到 2025 年,我們將在大型煤炭機組上建設相當大的數量,”斯皮茨諾格爾說。
這意味著一件事:更高的電價。2007 年 5 月,美國能源部估計,使用胺洗滌器捕獲 90% 的二氧化碳將使電力成本超過每兆瓦時 114 美元,而沒有捕獲二氧化碳的成本僅為每兆瓦時 63 美元。對於消費者來說,額外的成本將約為每千瓦時 0.04 美元——對於大氣中減少溫室氣體排放來說,這也許是必要的代價。
這個故事將出現在 2009 年 11 月的印刷版中。