前面七章我們討論了抑制二氧化碳排放的各種能源策略,然而僅是如此還是不夠。像是日本先進的火力發電廠或工廠,這些一向努力追求百分百效率,不可能進行節能或二氧化碳削減的地方該怎麼辦?
還有,從前已排放到大氣中的二氧化碳又該如何處理?這些問題都還留待我們來解決。
為了這個問題,目前正在研究如何在二氧化碳排放到大氣前或後,將二氧化碳收集起來,並開發封存到地底或水中的技術,此即稱作「碳捕集與封存」(Carbon Capture and Sequestration,CCS)。跨政府氣候變遷小組預估,未來的碳削減量中,碳捕集與封存將會貢獻百分之十至五十五。
在「回收、儲藏」中的「回收」方面,他們已想到兩個方法。第一,是在火力發電廠或工廠等二氧化碳排放源,進行集中回收。第二,是大範圍收集大氣中擴散的二氧化碳,再予以回收。
其次就「儲藏」方面,目前有將氣體封存到地底的含水層、油田或天然氣田,和融解到海洋中,或是做成二氧化碳水合物沉到深海底等兩種方法。
封存到含水層、油田、天然氣田的方法,現已進入實用階段,其他技術還在研究中。
目前我們所能想到最有效的二氧化碳回收法,就是在發電廠等大規模排放源,直接從排放氣體中回收二氧化碳,而不讓它進入大氣中。
排放氣體中的二氧化碳濃度非常之高,所以回收效果好,特別是在大規模發電廠等地的回收技術,已建立了商業基礎。做法有三種:
1.燃燒後回收法
即是化石燃料正常燃燒,從燃燒排放氣體中,分離回收二氧化碳的方法,適合已有的火力發電廠。這個技術已經成熟,並實際使用中。
2.燃燒前分離法
在燃燒之前先將化石燃料氣化,除去二氧化碳後只取氫氣使用。如此一來,排放的氣體只有水蒸氣,但必須在燃燒之前分離二氧化碳。
3.氧氣燃燒法
以氧氣(Oxyfuel)取代空氣,燃燒化石燃料的方法。空氣中所含的氧氣只有百分之二十一,其餘都是氮。排放氣體中保留了許多氮氣,必須再花一道手續把二氧化碳分離出來。
但如果用氧氣燃燒,排出的只有二氧化碳和水蒸氣。只要把水蒸氣冷卻、凝結,之後就只會排放出純粹的二氧化碳了。這種做法非常有效,但燃燒前必須從空氣中先分離出氧氣,還是需要多餘的能源。
把二氧化碳壓縮進快枯竭的油田、天然氣田
二氧化碳排放源的回收已逐漸在商業基礎上進行,但是後續的存放技術卻有相當高的難度。二○○七年,全球只有少數幾個地方可以商業規模來進行二氧化碳的封存作業。
二氧化碳封存方法,大致分為「地底存放」與「海洋存放」兩個方向,目前則是以「地底存放」為主。
地底存放的地點,又以油田、天然氣田在經濟上最為有利。藉由這種方法存放二氧化碳的同時,還可以利用它的壓力將剩餘的石油或天然氣推擠出來。這個過程稱作「強化採油(氣)」(Enhanced Oil〔Gas)Recovery,EOR〔EGR〕)。
使用這個方法,可獲得副產物石油和天然氣,減輕存放所花的成本,甚至還可能有高於成本的經濟收益。
同樣也可以用這個方法,將二氧化碳注入已無法開採的煤炭層。如此一來二氧化碳被煤的表面吸收,但會釋放出煤以前吸收的甲烷。
因此具有回收甲烷的價值,也同樣能吸收處理成本。這個做法的缺點,在於可進行作業的油田、天然氣田和煤炭層地區相當有限。
另外,還可將二氧化碳壓入地下含水層。含水層不同於油田、天然氣田,在世界各地分布廣闊,而且容量也大。但是,它不能生產石油、天然氣等副產物,成本無法被吸收。
地底封存的好處是,只要選定適當的場所,注意不讓二氧化碳洩入大氣中,就可以封存數千年到數百萬年。
下一節介紹的海洋封存,有海水酸化的疑慮,也可能回流到大氣中。所以現在這時節,還是以地底封存較有希望。
預估地球總計有二兆噸的二氧化碳存放空間。這相當於目前世界排放二氧化碳量的七十七年分。
把二氧化碳沉入海底還是融入海中?
海洋封存的方法有以下兩種:
1.深海封存
這個方法,是在發電廠等大規模排放源,將二氧化碳與排放氣體分離、液化,用二氧化碳貨櫃輪或輸送管送到封存海域,再從海上送進深海的儲存站。
液化二氧化碳必須用輸送管壓入水深二千七百公尺的海底,在那個深度以下,它的比重會比海水還重,所以會因為自身重量下沉,存留在深海底的窪地。
2.融解法
這個方法是把二氧化碳融於海水中,在海中稀釋、擴散。
這兩者相比之下,就二氧化碳存留時間來說,融解法最多也只能保留數百年。而深海封存預測可達二千年以上,因此深海封存較佳。
其次,考慮到對環境的影響,融解法屬於局部性,影響雖小但波及範圍非常廣。相對地,深海封存的二氧化碳集中在小範圍內,影響有限。從以上兩點綜合來說,深海封存還是較優於融解法。
但是,就算是深海封存,比起地底封存還是有幾個缺點。第一,海水二氧化碳濃度過高後,會使海水酸化,給生態系統帶來惡劣影響。第二,長期來看,二氧化碳還是會回到大氣中,並不能算是永久處理。
不過,關於第二點,雖然不能永久處理,但前文也說過它可以保存二千年以上。現在大氣中的二氧化碳增加,是今後數百年的問題,想到這點,深海封存還是極具效果的。
基於海洋封存的問題,研究者又想到第三個方法,那就是利用石灰石,將二氧化碳轉變成碳酸鈣,使之沉澱到海底。
由於碳酸鈣是中性的,不會有海水酸化的問題。除了鈣之外,也可以使用鎂。含鈣和鎂的原料豐富、安定,還有不用擔心二氧化碳再回到大氣中的優點。@(本文結束)
摘編自 《你的全球暖化知識正確嗎?》如果出版社 提供
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