《华尔街日报》:二氧化碳排放新解——深海封存
Costas Paris
雅典——对于正在探索碳排放处理方案的工业企业,航运运营商提出了一项颠覆性构想:将捕获的二氧化碳运至海上,深埋于海底。
但首先需将碳排放冷却至极低温状态,使其液化。
全球最大造船厂HD现代重工与希腊船东Capital Product Partners联合设计了一款液化二氧化碳专用运输船。他们设想通过这类船舶将液化二氧化碳运送至枯竭的海上油气井,注入后实现永久封存。Capital Product Partners已签署协议订购四艘此类船舶,总价超3亿美元,将于2025至2026年交付。
“船舶运输着从石油到家具、衣物、牙膏等一切商品。现在它们将运输我们的排放物——这本质上是废物管理。“在美上市的Capital Product Partners首席执行官杰里·卡洛吉拉托斯表示,该公司运营着逾100艘货轮。
该策略在安全性和环境影响方面仍存在未知数,因为长期在海底封存大量二氧化碳尚未经过验证,且关于泄漏影响的研究尚无定论。
部分国家,大型企业排放者必须为二氧化碳排放缴纳税费,因此企业会在碳排放进入大气前进行捕集以减少税额。这使得企业需要处置数百万吨二氧化碳。
在某些地区,储存捕获二氧化碳的内陆设施(如枯竭的油井)正逐渐耗尽空间且成本日益攀升,这促使排放企业和货船业主将目光投向海上解决方案。
一艘典型二氧化碳运输船的航程将从配备气体液化设施的码头开始。这种船舶采用加固船体和特殊储罐,当二氧化碳冷却至零下50摄氏度(零下58华氏度)时,会变成密度比气态高600倍以上的液态,从而实现大规模运输。据Capital Product Partners透露,每艘船单次可运送高达25,400公吨的二氧化碳。
液化天然气长期通过船舶运输,但液化二氧化碳比液化天然气更重,且需在更高压力和温度下运输,因此需要不同的储罐和整体船舶设计。
这些船舶将把液态二氧化碳运至北欧的终端站,通过管道网络泵入内陆油井;或驶向远海,利用海上钻井平台的泵送系统,将二氧化碳注入废弃的海上油气井及海底指定洞穴。
船舶将配备船尾和船首推进器以增强操纵性,确保在公海航行时的稳定性。
它们还将捕获自身排放或燃烧不产生碳的氨燃料。装卸货期间,船舶将接入岸电以最大限度降低燃料消耗。Capital Product Partners表示,最终被封存的二氧化碳总量将远超海上液化和运输过程中产生的排放量。
Capital Product Partners表示,在与其主要客户(包括大型能源公司、公用事业公司和商品贸易商)进行洽谈后,决定投资这些船舶。Kalogiratos称,他确信海运二氧化碳运输将在未来几年兴起,因为许多地区缺乏储存排放物的内陆井。
根据波士顿BCC Research的数据,全球碳捕集、利用与封存市场预计将从2021年的26亿美元增长至2026年的52亿美元,复合年增长率约为15%。欧盟委员会表示,到2030年,欧盟的碳封存量预计将增至8000万吨二氧化碳,到2040年至少达到3亿吨。
一艘专为运输液化二氧化碳设计的特种船舶效果图。插图:Capital Product Partners诸如海德堡材料和豪瑞等水泥建材公司,巴斯夫等化工巨头,以及包括英国石油、丹麦沃旭能源和挪威Equinor在内的能源企业,均计划建设自有碳捕集设施。它们的目标是在陆上和海上处理排放物,例如利用挪威近海和北海的海底洞穴,并可能使用这些特种船舶。部分欧盟大型企业计划自建码头装载二氧化碳废料以便运输,规模较小的公司则可接入终端管道网络。
据这些国家的行业高管透露,日本和韩国等其他大型碳排放国可能也计划在澳大利亚、印度尼西亚和马来西亚附近海域封存二氧化碳。
该方案仍面临障碍。海底封存二氧化碳尚未经过最终验证,陆上封存技术也仍处于相对早期阶段。地质学家和海上钻井平台船舶工程师指出,封存风险之一在于枯竭井的密封层可能随时间侵蚀,导致二氧化碳泄漏。
“这些井采用快干型混凝土与沙混合物密封。若发生陆上泄漏,气体可能重返大气层,但关于水下泄漏后果尚无定论研究,“雅典船舶工程师福蒂斯·帕古拉托斯表示,“目前共识是泄漏二氧化碳造成的海洋污染风险较低。”
他补充道,通过管道将二氧化碳泵入海底井穴时的意外泄漏同样值得关注。这种情况下,液化气体可能上浮至水面,导致作业人员呼吸困难。
雅典国立技术大学两位海洋工程学教授乔治·迪莫普洛斯与克里斯托斯·帕帕多普洛斯指出,二氧化碳泄漏会形成羽流上涌至海面。“这些羽流可能影响海洋生物,具体取决于其浓度与成分。高浓度二氧化碳会置换水中氧气,对鱼类等生物造成危害甚至致命,“他们在邮件中写道。
他们补充说,在某些情况下,向深层地质构造注入液化流体可能引发地震。二氧化碳注入诱发地震的风险仍在评估中,但震颤更可能发生在陆上储存地点而非水下。
卡拉吉拉托斯表示,Capital Product Partners已意识到安全问题,但其潜在客户中无人提出此类担忧。
虽然尚未签署合同,但卡拉吉拉托斯透露,Capital Product Partners正与多家欧洲排放企业及日韩大型能源公司洽谈合作。日本政府近期承诺通过本土及跨境封存,到2030年实现年捕获1300万吨二氧化碳。
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