B2BINDUSTRY公司8月30日讯：“碳捕获与封存”（CCS）是一种防止二氧化碳排放的技术过程 工业活动 进入大气层。 让我们来看看所涉及的步骤、捕获系统的类型和最新的创新。
碳捕获与封存（CCS）的目标是减少温室气体排放，从而缓解气候变化。 它在“难以减排”行业的脱碳中发挥着关键作用，迄今为止还没有其他同样有效的解决方案。 这就是为什么IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）在其2023年报告中将CCS定义为实现全球气候目标的关键技术。 反过来，IEA（国际能源署）估计，CCS 将有助于在未来 10 年内减少总排放量 30%，到 6.2 年“捕获”价值将达到 2050 亿吨。
截至 2022 年，全球二氧化碳排放量的约千分之一是通过 CCS 捕获的，大多数项目涉及化石气体加工。 该技术的碳捕获效率一般在 2% 至 50% 之间，但有些项目的效率已超过 68%。
术语 CCS 和 CCUS（“碳捕获、利用和储存”）经常互换使用。 两者之间的区别在于捕获的二氧化碳用于其他应用的指定用途，例如提高石油采收率（EOR）、液体燃料的潜在生产或有用消费品（例如塑料）的生产。 由于这两种方法都捕获并储存排放的二氧化碳，因此这两个术语通常以相同的方式处理。
该过程的三个阶段：捕获、运输和储存
更详细地说，在 CCS 过程中，来自工业来源的相对纯净的二氧化碳流被分离、处理并运输到长期储存地点。 可以使用多种技术，包括吸收、吸附、化学循环、膜气体分离或气体水合，直接从工业来源（例如水泥厂、钢厂、化工厂或生物质工厂）捕获二氧化碳。 然后二氧化碳被储存在地下地质构造中。
CCS技术由三个阶段组成：捕获、运输和储存。 在捕集阶段，借助燃烧前或燃烧后的技术（例如燃烧后化学吸收捕集、燃烧前燃料气化捕集、富氧燃烧后废气冷凝捕集）来分离CO2。 如果限制点尚未位于潜在释放点附近，CO2 的传输可以通过高压在超临界状态下进行 管道 或通过船舶以液体形式运输。 最后，通过将气体注入和限制在合适且安全的地下地质构造（枯竭的碳氢化合物田、咸水层、碳氢化合物储层）内来实现储存。
美国国家能源技术实验室 (NETL) 报告称，按照目前的生产速度，北美的二氧化碳储存能力足以使用 2 多年。 一个普遍的问题是，对水下或地下储存的安全性进行长期预测非常困难且不确定，并且仍然存在部分二氧化碳逃逸到大气中的风险。 尽管如此，最近的一项评估估计，大量泄漏的风险相当低。
捕获工业技术
工业层面的二氧化碳捕集系统基本上分为三种不同类型。 第一个是燃烧后，通过吸收到化学溶剂中从燃烧废气中捕获二氧化碳。 然后将二氧化碳与溶剂分离并压缩以供运输和储存。 燃烧后分离的其他方法是高压膜过滤或低温分离。
在预燃烧系统中，燃料在燃烧前通过气化过程转化为氢气和二氧化碳的混合物。 然后可以运输和储存二氧化碳，而与空气混合的氢气可以用作发电燃料，并有可能为氢动力汽车提供动力。 该过程的一个典型示例是整体气化联合循环 (IGCC) 工厂，其中煤炭在燃烧前转化为合成气。
最后，在富氧燃烧系统或氧气燃烧中，燃烧室中使用纯氧或高浓缩空气。 这种类型的燃烧主要产生蒸汽和浓缩二氧化碳，更容易处理和储存。
这些系统还辅以捕获和封存环境中二氧化碳的系统，称为二氧化碳去除（CDR）。
寻找胺溶剂的有效替代品
关于二氧化碳捕集，面临的挑战是开发一种创新技术，替代基于胺溶剂（即不同性质的特定胺的水溶液）的传统技术。 例如，埃尼实验室正在开发的技术基于使用含有离子液体的创新溶剂混合物。 这项创新的特点是处理不同成分（CO2 含量）气体的高度灵活性、高溶剂稳定性、利用 CO2 化学和物理特性的捕获原理以及低毒性。
以任何前述方式捕获的二氧化碳可以被运输并注入到合适的限制地点，例如可以将这种气体容纳数百年的时间的地质圈闭。 捕获的二氧化碳还可用于辅助回收大量碳氢化合物，否则这些碳氢化合物将无法回收。
在这种情况下，它被注入油田（而不是水或天然气），对油田进行再加压，使碳氢化合物上升到地表，而二氧化碳仍被困在油田中。
发展与机遇
得益于 CCS 和 CCU 技术，二氧化碳可以成为创建新生产链的基础，对于能源行业尤其如此。 就意大利而言，“难以减少”的工业排放量约占总排放量的2%。
迄今为止，还没有可行的技术替代方案来减少排放。 仍然在储存领域，另一个积极的方面是重新利用枯竭的气田和退役资产的可能性，例如埃尼 UKHyNet 项目将覆盖汉密尔顿、北汉密尔顿和伦诺克斯油田。 或者位于拉文纳近海的那些，也属于埃尼集团。 至于 HyNet，CCS 活动的初始产能为每年 4.5 万吨二氧化碳 (Mton/a)，到 2 年有可能扩大到 10 Mton/a。
排放物将来自英格兰西北部和北威尔士的工业，直接在烟囱捕获并运输到枯竭的田地。 除了CCS之外，还将建设一个主要的氢气生产基地。
关于二氧化碳的使用，埃尼正在研究矿化技术，该项目基于二氧化碳与一些矿物相（主要是硅酸镁和/或硅酸钙）之间的反应。 这种反应在自然界中自发发生，但需要很长时间，是能够以惰性、稳定和无毒产品的形式永久固定大量二氧化碳的工业过程的基础。
另一个研究领域涉及使用二氧化碳生产甲醇的方法，甲醇是一种具有巨大潜力的能源载体。 另一方面，一个更大的项目旨在直接在车辆中捕获二氧化碳。
