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碳固存技术或减少温室气体排放 地下形成固体

发布时间:2019-10-21 20:21:46 编辑:笔名

捕获大气层里的二氧化碳并将它注射至地球表面下方深处,可以有效地处理温室气体排放问题。据科学日报报道,据称碳固存技术可以有效地处理温室气体排放问题,它将捕获大气层里的二氧化碳并将它注射至地球表面下方深处,在那里二氧化碳将永久形成岩石固体。美国国家环境保护局表示碳固存技术将减少燃煤电厂释放的90%的二氧化碳。

虽然这样的技术可能可以成功的减少大气层里的温室气体,美国麻省理工学院地球大气和行星科学系的研究人员发现,一旦这些气体被注射至地下,转化为岩石的二氧化碳可能比预想的要少得多。研究小组调查了在进入地下深处后,二氧化碳与周围环境发生的化学反应,结果发现二氧化碳在进入地下深处的过程中,只有很少一部分气体转化为岩石,剩余的气体将保持更稀薄的形式。

“如果它变成岩石,它将保持稳定并永久留在地下,”博士后研究生约西•科恩(YossiCohen)这样说道。“然而,如果保持气体或者液体状态,它将变得具有流动性,甚至可能返回地球大气层。”科恩和麻省理工学院地球大气和行星科学系的地球物理学教授丹尼尔•罗斯曼(DanielRothman)将这项研究结果发表在期刊《英国皇家学会会刊A》上。

目前的地质碳固存技术旨在将二氧化碳注射至地下7000英尺深处,这个深度相当于五座帝国大厦逐个堆叠在一起。在这样的深处,二氧化碳可以存储在盐水含水层里:巨大的卤水口袋,后者可以与二氧化碳发生化学反应从而固化气体。

科恩和罗斯曼对二氧化碳被注入盐水岩石环境后发生的化学反应进行了建模。当二氧化碳被注入地下,它进入了岩石内部的开放口袋,取代了任何现存的液体,例如卤水。剩下的就是二氧化碳气泡,以及溶解在水里的二氧化碳。溶解的二氧化碳以碳酸氢盐和碳酸的形式存在,这会创造了一个酸性环境。为了沉淀或者固化成岩石,二氧化碳需要一个碱性环境,例如卤水。

研究人员对两个主要区域的化学反应进行了建模:具有高浓度二氧化碳的酸性低PH值区域和充满卤水或者盐水的高PH区域。每个碳酸盐在水中扩散或者流动时所发生的化学反应各不相同,研究人员定义了每一个反应,然而将每一个反应加入一个反应扩散模型里——对二氧化碳流经卤水岩石环境时所发生的化学反应的仿真。

当研究小组分析富含二氧化碳的区域和卤水区域里的化学反应后,他们发现二氧化碳的确会固化,只不过只发生在表面。这一反应相当于在二氧化碳和卤水的交汇处创造了一面岩石墙,导致二氧化碳无法继续与卤水发生反应。

“这基本关闭了这个反应通道,二氧化碳无法移动向前继续与卤水发生反应,因为一旦它遇到卤水就立即固化了。”科恩说道。“原以为大多数二氧化碳会变成固体材料,但我们的研究表明固化的二氧化碳比预想的少得多。”科恩和罗斯曼指出他们的理论预测需要实验研究才能确定这种效应的程度。

“实验将帮助确定减少这种堵塞现象的岩石,”科恩说道。“很多因素,例如多孔性以及岩石气孔之间的连通性,将确定二氧化碳是否以及何时矿物化。我们的研究显示这一问题的新特征可能可以帮助鉴别长期固存的最优地质构造。”

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