實際上，二氧化碳的使用范圍廣泛，在消防上可做成干冰，在機(jī)械加工領(lǐng)域可以用來做弧焊保護(hù)氣，在化工生產(chǎn)上則是重要的原材料，而食品級的二氧化碳在啤酒飲料、蔬菜保鮮、煙絲膨化等領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛。
近日，北京交通大學(xué)教授王永紅在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示，二氧化碳有待進(jìn)一步的開發(fā)利用，而目前國內(nèi)外主要采用“封存”技術(shù)來處理工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳，但巖石裂縫中封存的碳很難實現(xiàn)方便的資源化利用。
為此，王永紅所在的中美二氧化碳儲存與捕獲應(yīng)用研發(fā)中心，提出了碳儲存資源化利用的理念，變二氧化碳“封存”為“儲存”。
“主要想解決目前二氧化碳‘封堵無法利用’的問題，同時開展二氧化碳的資源化應(yīng)用研究。”王永紅表示。
全球積極開展碳“封存”研究
盡管我國目前的能源結(jié)構(gòu)已趨向多元化，但煤炭的主導(dǎo)地位至今仍無法動搖。
中國工程院院士王夢恕在接受《中國科學(xué)報》采訪時介紹說，我國的發(fā)電總量中仍有72%是靠煤炭發(fā)電。同時，他給記者算了這樣一筆賬：2000年，全國用煤量為10億噸，到2010年增至34億噸，現(xiàn)在全國每年的用煤量仍在以1億噸的速度增長。“按照每年燃燒35億噸煤炭計算，每年因此產(chǎn)生的二氧化碳已超過70億噸。”
這個數(shù)字完全違背我國減排的目標(biāo)，而全球形勢也不容樂觀。
近年來，面對日益艱巨的碳減排任務(wù)，各國開始積極開展二氧化碳封存與捕獲應(yīng)用（CCSU）的研究工作，已有國家在一些油田進(jìn)行現(xiàn)場和應(yīng)用研究，部分國家已進(jìn)入商業(yè)化運作。
王永紅介紹說，碳封存主要是指將從工業(yè)生產(chǎn)或能源轉(zhuǎn)化過程中分離出來的碳輸送到選擇的封存地點，注入地下具有密封性能的地層中使之長期與大氣隔絕的過程。
目前，碳深部隔離儲存的地點和方式主要包括：已廢棄、無商業(yè)開采價值的油氣田，深部煤層、深海隔離，深含水層隔離等，即將二氧化碳封存至巖石縫隙中。
2006年以后，我國也開始了相關(guān)研究工作，目前已初步完成碳排放源調(diào)查、CCSU封存潛力評估、CCSU關(guān)聯(lián)技術(shù)要素的現(xiàn)狀調(diào)查等工作。
2010年8月，神華集團(tuán)啟動了國內(nèi)第一個二氧化碳捕獲與地質(zhì)封存工程，目前已完成二氧化碳捕獲裝置和灌注井施工等工作，并進(jìn)行了初步灌注試驗。
“儲存”關(guān)鍵技術(shù)有待突破
然而，由于碳被封存在巖石裂縫中，很難方便地實現(xiàn)其資源化利用。
王永紅告訴記者，雖然目前“封存”依然是對付二氧化碳最有效的辦法，但卻是一種無奈的選擇。“由于儲存二氧化碳的一些關(guān)鍵技術(shù)沒有被突破，因此出現(xiàn)了‘封存’與‘儲存’并存的局面。”
針對該問題，2010年12月，北京交通大學(xué)成立中美二氧化碳儲存與捕獲應(yīng)用研發(fā)中心，旨在共同研究二氧化碳儲存與應(yīng)用的關(guān)鍵科學(xué)問題。該中心利用現(xiàn)有的有色金屬礦洞、巷道等地下工程，提出將二氧化碳轉(zhuǎn)為液態(tài)后進(jìn)行儲存，以備今后資源化利用的理念。
“如果以液態(tài)形式儲存，等大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用需求產(chǎn)生時，被儲存的二氧化碳就可以像灌氧一樣進(jìn)行再利用。”王永紅表示。
目前，他們正積極申請相關(guān)研究項目，希望通過開展基礎(chǔ)研究工作，發(fā)展適合我國國情的規(guī)?；純Υ婕案咝Ю美碚摚⒀芯砍晒D(zhuǎn)化為技術(shù)，實現(xiàn)碳儲存和資源化利用示范。
王夢恕則向記者透露，他們已在阜陽的一座廢舊鐵礦及焦作的一個煤礦洞室開展相關(guān)的研究試驗工作。
“利用舊礦的巷道、洞室進(jìn)行二氧化碳儲存，還需要研究地震等各種災(zāi)害出現(xiàn)時，如何保證洞室運營的穩(wěn)定性。”王夢恕說。
據(jù)了解，一系列針對二氧化碳儲存的關(guān)鍵科學(xué)問題研究也已鋪開。例如，復(fù)雜環(huán)境下大型地下碳儲存工程的選址理論及長期服役安全性評價，復(fù)雜多孔巖土體介質(zhì)及組構(gòu)特征對碳存儲、資源化利用及地下工程服役的控制作用，多孔裂隙巖土/體介質(zhì)強(qiáng)/弱擾動作用下大型地下工程力學(xué)行為演化規(guī)律及機(jī)理等。
