环境地质工作在低碳发展中大有作为
来源:中国矿业报 作者:杨胜元 更新日期:2010-05-06 15:03:00 点击:6147

  目前,随着经济发展速度的加快,我国将逐渐成为全球碳排放量最大的国家。作为一个负责任的大国,温家宝总理在哥本哈根气候变化会议上宣布我国的碳减排目标是:到2020年,单位国内生产总值碳排放比2005年下降40%~45%。这一目标的确立意味着我国单一依靠化石能源的局面将发生改变,我们必须加快从“碳素燃料文明”向“太阳能文明”(风能、生物质能、水能等都是太阳能的转换形态)过渡的步伐,实现由高碳经济向低碳经济发展模式的转变。低碳经济发展模式实质就是开发利用节能减排技术,使能源生产使用高效化、清洁化、环保化,建设“资源节约型、环境友好型”的和谐社会。
  在高碳经济发展向低碳经济发展模式转变的过程中,环境地质工作不仅在地下水调蓄利用、污染防治和地质环境保护等领域大有作为,在节能和减排两方面也有广阔的前景。环境地质工作对节能减排实用技术的开发利用将起到画龙点睛的作用。

地热能开发引领节能潮流
  相对于太阳能、核能等“太阳能文明”,目前,使用时间长、技术门槛相对较低、具有较好经济性和实用性的新型能源当数以地下水为介质的地热能。我国的环境地质工作者经过持续数十年的地下水和地质环境调查,统计出我国目前各地已发现的地热露头点是3200余处,年天然放热资源总量折合35.6亿吨标煤。至2008年底,我国已开发利用温泉700余处,地热田259处,从1800余眼地热井中采取地热(水)约3.68亿立方米,从业人员达7.1万人,创经济效益70.92亿元。若以现有开采利用规模为基数,把我国已投入使用的地热能所产生的能量折合成燃烧碳素燃料提供的能量计算,目前,我国每年可减少二氧化碳排放量2500万吨以上,而地热能的另一种表现形式——地源能也是具有广阔前景的新型能源。
    地源能包括地下水、土壤、河水、海水等,其特点是热值参数稳定、与当地年平均气温相当、不受地域限制、不受环境气候的影响,是建筑物夏季制冷、冬季制热的清洁、可循环利用低温浅层热能。截至2009年6月,我国应用地源能供暖制冷的建筑项目已达2236个,建筑面积近8千万平方米。其中,80%集中在京、津、冀、辽地区。在地源能中,地下200米以内的土壤和地下水中蕴藏的低温热能最有开发利用价值。因为浅层土壤和地下水分布广泛、资源量巨大、再生迅速、不存在技术经济障碍。为更好地开发利用地源能,国土资源部已经有规划,要在今后5年内建立严格监管制度,要求承担地下水和地质环境调查、监测、评价任务的环境地质工作队伍克服困难,扎实推进地源能的开发利用,使我国的节能技术取得新的突破。

寻找碳捕捉及封存的最佳场地
  “富煤、少气、缺油”的资源实际使我国发展低碳能源资源的选择有限,因此,我国形成了以煤为主高碳占绝对统治地位的能源结构。这个结构直接影响到我国的电力生产格局:我国水电、风电、太阳能等新兴“太阳能文明”能源的发电量仅占20%左右,火电占到77%以上。有专家在详细测算后指出:“以现在的能源消费量为基数,各种碳素能源不断兴起的现实中,在经济社会发展以年均8%~9%速度递增的条件下,到2030年,我国煤炭使用量发电燃料的比例仍高达54.5%;即使到2050年,这个比例也还将在47.2%左右。”因此,发展碳捕捉及封存技术(CCS),减少碳的排放已成为当前我们面临的紧迫任务。
  CCS技术主要包括二氧化碳的分离和捕获、二氧化碳的运输、二氧化碳的地质封存或海洋封存。世界上第一个为了实现温室气体减排目标而进行的二氧化碳封存项目是在挪威实施的。该项目1996年开始,是利用技术从天然气中分离出二氧化碳,然后将其注入800米深的海底盐沼池中封存。随后,英、美等发达国家也做了相应尝试。我国近年也启动了同样的项目,并取得了一定成效。我国的CCS技术经数年发展,分离捕获和运输的技术关键问题已经基本解决。但是,经处理后的二氧化碳储存技术因受储存地尤其是内陆储存地地质条件的制约,还是CCS技术广泛推广使用的瓶颈。
  我国是以煤炭为基础原料的电能生产大国,但因为煤炭赋存的地域性差异,我国的火力发电厂大多建在远离海洋的内陆地区。我们若采用深海储存技术长距离运输捕获处理后的二氧化碳在经济上极不合算。因此,在内陆选择适宜的封存场地必将成为多数电厂的不二选择。目前,内陆储存技术的流程是:把捕获后的二氧化碳经高压处理成液态,再通过管道注入位于地层深处的地下空间作永久性封存。这项技术的关键在于封存场地必须具备不受地质构造影响、裂隙节理不发育、地下水活动微弱、地层组合具有密闭性、储存空间需有足够压力和容量等地质条件。如果不具备这些条件就不能防止被封存的液态二氧化碳气化后向外释放,这样就很难避免储存地遭受地震等灾害破坏,导致二氧化碳泄漏,给人类造成灾难。而世界各国尚无寻找地质条件如此苛刻的内陆储存场地的成功经验,这其实才是二氧化碳储存技术应用的最大瓶颈。
  突破储存技术瓶颈,在内陆找到符合液态二氧化碳储存必备地质条件的场地是环境地质工作者必须面对并接受的挑战和考验,在我国建设“资源节约型、环境友好型”和谐社会的进程中,地质工作者只有发挥专业特长,展现聪明才智,通过理论突破,技术创新,勘探手段进步,才能寻找到数量和质量都完全符合液态二氧化碳永久封存条件的场地。□


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