地质地球所研究提出中国新的潜在碳减排产业
为应对气候变化对全球的影响，目前世界各国政府达成一致共识，认为CO2的地质封存(简称CCS)是一种主要的碳减排技术手段。中国煤炭的产量与消耗量均位于世界前列，产量仅次于美国、俄罗斯居世界第三位，消耗量仅次于美国居世界第二位。在今后相当长时间内，煤炭仍然是中国的主要能源，占一次能源生产和消费总量的60%以上。由于煤炭直接用于发电及其他产业，排放出大量的CO2，从烟道气捕集高浓度CO2的成本太高，至今还没有实现工业化规模;而在燃烧前的捕集技术也还处于研究阶段。因此，大规模捕集高浓度CO2的成本太高，这是开展CCS的瓶颈。
中科院地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室曾荣树研究员和英国地质调查局Vincent博士等人注意到，由于近年来日益趋紧的石油供应，中国北部煤炭资源丰富的新疆、内蒙古、陕西、宁夏和山西等地成为煤化工投资的热点地区。由于靠近煤矿的煤价便宜，为煤制气、煤制油与煤制烯烃产业的发展提供了可能，煤基化学工业展现了很强的竞争力。目前，国家主管部门正式核准的已建、在建的煤制天然气、煤制油与煤制烯烃项目共有8个(不包括地方政府自建的项目)，每年排放的高浓度CO2超过4200万吨。中国北方主要大型沉积盆地，如渤海湾盆地、二连盆地、鄂尔多斯盆地(含河套盆地)以及准噶尔盆地等，由于紧靠煤化工企业，发育良好封存CO2的储盖组合，是封存CO2的理想场所(图1)。曾荣树研究员等人分析了世界利用CO2提高石油采收率以及在深部咸水层封存CO2的经验，并以辽河油田为例初步计算了封存CO2的潜力(图2)。
曾荣树研究员等人认为，利用煤制气、制油、制烯烃过程排放的高浓度CO2来提高石油采收率、或者直接封存在深部咸水层，这是目前实现CCS的有效途径。它可以克服当前获得高浓度CO2的瓶颈，率先完成CO2地下封存的全过程。中国北部地区沉积盆地的油气田具有埋存CO2的巨大潜力，应该着手开展埋存CO2的系统研究。现在煤化工企业排放的高浓度CO2已达4200多万吨，如果8个企业都实现每年100万吨的商业尺度减排示范，把CO2封存在沉积盆地，在国际碳减排的角力中将具有相当的显示度。因此，煤化工产业有可能率先实现中国CO2地下封存的完整产业链。如果以煤为化工原料的成果在中国取得广泛应用，对世界其他富煤的国家和地区，如美国、印度、德国、波兰等国家将可发挥示范带头作用。
该研究成果近期发表在英国出版的期刊Greenhouse Gases Science and Technology(Zeng et al. New potential carbon emission reduction enterprises in China: deep geological storage of CO2 emitted through industrial usage of coal in China. Greenhouse Gases Science and Technology, 2013, 3: 106-115)。
图1 中国北方大型沉积盆地与煤化工产业的CO2源汇匹配
图2 辽河油田大民屯、曙光、欢喜岭与高升油田封存CO2潜力
