第7章 大气污染防治领域的新进展(6)
更重要的是，所有使用门诺瓦高密度生长及收集技术的藻类系统都可以发电，而且能够输送到常规电力网。而对于像三叉戟探测这样的公司，所发的电仅可供本公司使用。由此可以看出，门诺瓦技术与其他技术相比，在经济上表现出很大的吸引力。因为采用这种技术的公司既可以通过发电、生产制造生物燃料的原材料获得收益，还可以通过出售碳排放指标获得收益。门诺瓦和三叉戟探测两家公司，希望他们研制的藻类系统，可以把石油处理过程中产生的碳排放减半，这对于加拿大的石油工业无疑是一个好消息。
（3）成功完成燃煤电厂碳俘获试验。2008年7月，澳大利亚联邦科学和工业研究组织完成电厂烟气俘获二氧化碳首次试验。其所使用的技术，旨在从燃煤发电减少温室气体排放。这是目前在南半球首次应用该技术的成功例子。
该组织称，试验是在维多利亚省一家电厂完成，该厂一台专门设计的机组每年可俘获二氧化碳1000吨。
该组织指出，澳大利亚电力80%以上为燃煤发电，释放二氧化碳比天然气燃料多。所谓的快速燃烧俘获技术，可以把已有机组碳排放削减85%以上。
该组织技术负责人表示，这项技术对澳大利亚非常重要，它是唯一一种可以从现有电厂俘获二氧化碳的技术。如果要改变温室气体现状，澳大利亚有能力从现有电厂去除二氧化碳。
（4）找到捕捉二氧化碳的新方法。2009年7月，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室阿米泰什·梅蒂领导的一个研究小组，在《化学与化工》杂志上发表研究成果称，他们利用离子液体作为二氧化碳吸收剂，开发出一种更清洁、稳定和高效的捕获二氧化碳新方法。
随着全球气候变暖的加剧，各国都在致力于减少燃烧化石燃料的二氧化碳排放量，碳捕捉技术成为研究的重点。目前的碳捕捉技术主要采用化学吸附法。二氧化碳会和胺类物质发生反应，二者在低温情况下结合，在高温中分离。一般可以使含二氧化碳的废气通过胺液，分离出其中的二氧化碳，之后在适当地方通过加热胺液再将二氧化碳释放。现今少数进行商用碳捕捉的煤电厂，都使用单乙醇胺作为二氧化碳吸收剂。但单乙醇胺具有腐蚀性，这种方法也需要使用大型设备，并且只有在二氧化碳处于轻微至中等压力下才有效。因此，其成本、效率都不是很理想。
在过去几年中，梅蒂一直致力于找到新的二氧化碳吸收剂。他测试了几种可有效溶解二氧化碳的离子液体，获得大量有用数据。与典型的有机溶剂不一样，离子液体一般不会成为蒸汽，所以不易产生有害气体，使用方便。梅蒂发现，使用离子液体作为二氧化碳吸收剂，可克服单乙醇胺的诸多缺点，比现今所用方法更清洁、更易于使用。其化学稳定性好、腐蚀性低，蒸汽压几乎为零，可制成膜使用。离子液体种类繁多，有许多种具有潜在的高二氧化碳溶解度的离子可供选择。
梅蒂设计出一种基于量子化学热力学方法的计算工具，可计算出任何溶剂，在任意浓度下的二氧化碳化学溶解能力，以测定包括离子液体在内的溶剂的碳捕捉效率。过去几年积累的实验数据证明，这种算法十分准确。
据悉，梅蒂使用这种方法预测出一种新型溶剂，其二氧化碳溶解度，是目前实验证实的最有效溶剂的两倍。他说，离子液体种类繁多，目前所见仅是九牛一毛。他希望这种精准算法，能够帮助科学家发现更好的实用型溶剂，以进一步提高二氧化碳捕获效率。
3.二氧化碳储存研究的新成果
（1）研究要在海中封闭二氧化碳的新技术。2004年6月，日本地球环境产业技术研究所开发出一种新方法，把使地球变暖的二氧化碳封闭在海中。用这种方法，可检测二氧化碳的储存效果和对生态环境的影响。
作为防止地球变暖的对策，人们正在考虑把火力发电厂和钢铁厂产生的二氧化碳集中起来，封闭在海中储存，新的技术通过超级计算机的模拟实验，可预测封闭在海中的二氧化碳的移动和扩散状况。
模拟结果是，在冲绳东南500千米，深800～1200米的海中放出二氧化碳时，二氧化碳的一部分乘黑潮北上，一个月后到达鹿儿岛南部，三个月后与伊豆南部的海底山脉相撞，并在这一带迂回，所到之处，海水的二氧化碳浓度最高可保持60%，有一定的储藏效果。
日本国土交通省的研究机构从2003年开始预备试验，地球环境产业技术研究机构真正的实验将从2015年开始。
（2）利用多余的二氧化碳使老油田增产。2004年9月，有关媒体报道，石油越来越少，二氧化碳越来越多。“石油”“二氧化碳”这是当今两个牵动世人神经的名词。现在，加拿大人称，有办法既减少二氧化碳排放，又使油田增产，这样一举两得的好事，加拿大和美国走在了前面。
当今世界温室效应导致的全球气候变暖，给人类的未来蒙上一层阴影，如何消除温室效应，成为世界各国普遍重视的问题。现在，加拿大一些研究人员，通过在萨斯喀彻温省东部平原地区老油田的实验，他们找到了解决问题的钥匙，方法很简单：把温室气体埋葬掉。
研究人员表示，把二氧化碳“注入”油田的地下，不仅会大大减少向大气中排放的二氧化碳量，还可以提高油田的石油产量，而且增产的石油所带来的收益足以抵消向油井中“注入”二氧化碳的成本。
本·劳斯春是加拿大艾伯塔大学此项工程的一位协调人员，他表示：“这种方法可以安全地俘获那些要被释放到大气中的二氧化碳，我们的研究表明，油田的地下是存储二氧化碳的一个好地方。”有专家称，虽然单靠在油田地下储存二氧化碳不能完全解决全球变暖问题，但这种方法可以大大降低向大气排放的二氧化碳的数量。这项耗资2800万美元的在加拿大萨斯喀彻温省的维宾油田的示范工程，开始于2000年，用于检验在已投产44年的维宾油田储存二氧化碳的可行性。用于试验的二氧化碳产自一个工厂，这个工厂先将煤转化为燃烧后不会产生污染物的天然气，然后再将气体通过220英里的管道输送到这个油田进行实验。
研究人员表示，在老油田的地下储存二氧化碳，不仅经济实惠，还可使操作员在将二氧化碳注入时，避免水污染和二氧化碳泄漏。之所以选择在老油田的地下储存二氧化碳，其中有两个原因：
一是这种方法经济实惠。在向可渗透岩层注入二氧化碳时产生的高压，可将原油驱至油井中。另外，被注射进的二氧化碳还可乳化和部分溶解原油，这会使原油更容易流进油井，从而提高油田的产油量。这些额外增产的石油带来的收益，可以抵消分离、运输和用泵把二氧化碳打进油田地底的成本。这些成本是一笔不小的开支，现在从工业废气中收集1吨二氧化碳的成本，平均需要30美元左右。美国能源部正在资助这项研究，以期在工业废气中分离二氧化碳的成本降至每吨8美元。
二是科学家对油田的地质条件了如指掌。这可使操作员在把二氧化碳注入时避免两个潜在问题：水污染和二氧化碳泄漏。向油田地底注射二氧化碳会使油层压力增加，导致海水水位上涨，可能会污染地表饮用水。另外，二氧化碳有可能从地表排出，进入大气中，这会使整个工程的目标落空。该项目经理加拿大石油技术研究中心的迈克尔·莫尼亚说，到目前为止，注入维宾油田的二氧化碳并未从地表排出，有证据表明，注入的二氧化碳也没有使地表层的水源受到污染。
美国环境与自然资源保护理事会气候中心主任大卫·霍金斯说，虽然利用地下储存二氧化碳技术可大大降低二氧化碳排放量，但从长远目标看，要想完全解决全球气候变暖，还必须增加可再生能源的使用，并提高能源的利用效率。普林斯顿大学从事二氧化碳固定研究的教授罗伯特·斯克劳说，地下储存二氧化碳的技术同植被保护、风能、太阳能和核能利用一道，将成为日后人们降低二氧化碳排放量所采用的主要方式。美国气候变化审查小组称，如果我们现在不采取措施，100年后，全球二氧化碳排放量将会是现在的3倍。斯克劳教授说：“幸运的是，以我们现在的技术完全可以控制这种增长势头。在今后50年中我们应该始终不渝地将保护全球环境进行到底，在这个问题上没有一劳永逸。”
（3）认为把二氧化碳埋入海底可解决全球变暖。2005年4月，英国一个研究小组表示，他们已找到一个解决全球气候变暖的方法，就是把引致温室效应的元凶二氧化碳埋入海床下。
研究人员相信，他们每年可将数百万吨的二氧化碳重新泵回北海的海底，以减轻全球的气候变暖。他们选择英国石油公司的米勒油田进行首个试验。
根据这项技术，发电站不再将二氧化碳排放到大气中，而是通过液化技术，经由一条废弃不用的输油管，重新泵回米勒油田。液化二氧化碳，将填满在原本用来储存石油的岩石气孔中，而覆盖油田之上的不透气泥岩将阻止二氧化碳升上海床。研究人员表示，米勒油田每年可吸纳500万吨液化二氧化碳，并可将之储存在那里达1万年以上。
英国石油公司也可从中得益，因为这些被泵回的二氧化碳有助于油田的最后一批石油储藏流出来。
（4）通过二氧化碳注入使石油储量翻两番。2006年3月，美国能源部称，美国石油产量自20世纪70年代以来，就一直处于下降趋势，但通过对那些将要枯竭的油田，进行二氧化碳注入，可使其石油储量翻两番，其潜力是不可估量的。美国是世界上最大的石油消费国，近30年来，美国已经成功地把少量的二氧化碳，泵入即将枯竭的油田，以及天然气田，目的是为了挤出这些在地下深处难以钻探的能源。
美国能源部称，目前美国的石油储量为219亿桶，通过使用这一方法，至少可以增加890亿桶石油的潜在储量，以目前的用量，这一储量够美国用12年。但美国能源部尚未给出具体的时间表。能源部的一位能源官员称，数十亿甚至上百亿桶石油储量的增加，要取决于商业二氧化碳的实用性。
（5）提出模拟自然的固碳新方法。2009年4月16日，英国《每日邮报》报道，冰岛大学赫尔姆弗瑞德·辛格达瑞多特瑞领导的一个研究小组，希望模拟自然过程，让二氧化碳气体与钙发生反应，变成固体碳酸钙存储于地下深处。他们希望用这种方法，每年处理掉3万吨二氧化碳，为解决全球变暖提供一种有效手段。
研究小组对冰岛的火山起源进行探索，他们计划让二氧化碳同火山岩石层发生反应，以形成岩石，这种方法可以把二氧化碳牢牢地“锁”住几百万年。
研究过程中，他们使用冰岛一个地热能工厂产生的二氧化碳，通过高压把它溶解于水，然后把溶液泵入位于地下400～700米的玄武岩层，并观察发生的反应。
研究小组在实验室中进行的实验表明，溶解的二氧化碳将同玄武石中的钙发生反应，形成固体碳酸钙。
研究人员称，该项目是碳捕捉与存储的一种方式，因为矿物质不会发生泄漏，存储更为安全。
研究人员将在维也纳举办的欧洲地球科学联盟年度会议上公布该研究项目。辛格达瑞多特瑞表示，他们的研究小组会在2009年8月份，将溶解的二氧化碳泵入地下，二氧化碳气体是否能够如愿变成矿物质，还需要一年的时间进行观察。
（6）发现二氧化碳可安全储存于气田地下水中。2009年7月，有关媒体报道，由英国曼彻斯特大学、爱丁堡大学和加拿大多伦多大学联合组成的一个国际科研小组，发现二氧化碳已在气田的地下水中，安全且自然地储存了数百万年的时间，这将对未来减缓气候变化的方法产生巨大影响。
自然产生的二氧化碳有两种埋藏方式，它能够以类似瓶装苏打水的方式，在地下水中溶解。或者，能够和岩石中的矿物质发生反应，产生新的碳酸盐矿物，从而基本上把二氧化碳锁定在地下。
（7）将尝试海底储存二氧化碳。2011年2月15日，海牙媒体报道，荷兰政府近日宣布，将放弃早先计划将二氧化碳气体存储在地下的计划，转而寻求尝试在海底开展存储二氧化碳的试验。
荷兰经济大臣费尔哈亨对此表示，选择海底存储二氧化碳，将不会再引起一些没有必要的担心。他同时敦促有关方面，尽快批准并发放在海底存储二氧化碳所需要的许可。
荷兰政府2010年曾计划，在南部靠近鹿特丹的一个小镇，开展地下存储二氧化碳的试验。但消息公布后，引起当地民众的激烈反对，政府被迫放弃此项计划，随后寻求在北部的三个省份进行类似计划，但同样引起了当地民众的忧虑。几经波折之后，荷兰政府最终决定，尝试在海底存储二氧化碳。
（8）发现可储存二氧化碳的海洋地层。2012年5月，韩国国土海洋部发布消息称，韩国首次发现可大规模储存温室气体二氧化碳的海洋沉积层。
国土海洋部有关人员表示，此次发现的沉积层，位于韩国蔚山东方60～90千米的大陆架附近，深度在800～3000米，二氧化碳储存量可达51亿吨。
韩国方面称，待本年度掌握具体地质结构后，将于2015年前，决定是否把它确定为二氧化碳的储存场所。