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《通过碳封存开启可持续采矿的未来》

  • 来源专题：关键矿产
  • 编译者： 欧冬智
  • 发布时间：2024-06-12

  • 随着世界向更环保的能源来源过渡，对于这些新技术中使用的金属的需求也在增加。但是在保持碳排放不增的同时如何发展采矿业呢？一项涉及艾伯塔大学和伯尔尼大学（瑞士）科学家的新研究可能会给出答案。利用萨斯喀彻温大学（USask）的加拿大光源（CLS），研究人员已经确定了如何最好地利用水镁矿来捕集和储存二氧化碳，水镁矿是一种存在于某些采矿废物和地质环境中的矿物。他们的工作可能有助于使采矿更具可持续性。

  • 原文来源：https://phys.org/news/2024-06-future-sustainable-carbon-sequestration.html
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相关报告

  • 《岸碳入海“碳”路未来》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：熊萍
    • 发布时间：2025-01-12
    • 2024年12月16日，我国首个海上膜脱碳示范工程项目——惠州32-5平台伴生气回收脱碳及二氧化碳封存项目全面建成投用，项目每年可回收伴生气超1800万立方米，封存二氧化碳6000吨，对于探索发展CCUS(二氢化碳捕集、利用和封存)和海洋碳汇技术，助力实现“双碳”目标具有重要意义。 为什么要把二氧化碳封存在海底?我们的每一口呼吸，植物的光合作用，都与二氧化碳有关。它可以运用于制冷剂制造、食品保存灭火及烟雾效果制造等，但它也是温室气体的主要“成员”，能导致地面升温，这似乎已是大家对它的共同认识。事实是怎样的?我们该如何应对? 为什么要封存二氧化碳 随着人类活动加剧，工业化程度不断增大，化石燃料消耗日益增多，人为原因的二氧化碳排放越来越大。工业革命前大气中二氧化碳浓度约为280ppm(百万分率)，2022年5月，美国国家海洋和大气管理局联合斯克里普斯海洋学研究所测得大气中二化碳浓度超过420ppm，比工业化前水平高50%以上，2023年二氧化碳浓度仍在继续上升。 空气中不断增加的二氧化碳，一方面改变了现代大气的组成，由于其温室效应造成海冰融化、海洋变暖和海平面上升，造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展，而引起气候变化和一些极端天气出现。 另一方面海水溶解大气二氧化碳，二氧化碳与水反应形成碳酸，导致海洋pH值降低，海水不断酸化，破坏海洋生态系统中的碳酸盐平衡，导致珊瑚生长缓慢或者珊瑚礁溶解。 科学家的研究，证明二氧化碳是导致全球气温升高和气候变化的主要因素之一，控制二氧化碳排放、消减大气中二氧化碳含量成了人类维护城市生命线系统运行、保证人居环境质量保障居民生命财产安全和生态安全的至关重要措施。 何为海上二氧化碳地质封存 海洋是地球上最大的活跃碳库，海洋负排放(即海洋对大气二氧化碳的吸收和封存)潜力巨大。 我国是海洋大国，主张管辖海域总面积约300万平方公里，我国学者对海洋碳达峰、碳中和进行了大量研究，包括海上风电、蓝碳生态系统(如红树林、盐沼、海草等)、“蛎礁藻林”为代表的海洋牧场、“岸碳入海”为代表的海上二氧化碳回注封存等。 二氧化碳地质封存是全球碳负排放的重要选项之一，海上二氧化碳地质封存是其重要组成部分。主要是利用海底各种天然地质结构储存二氧化碳，包括海底咸水层封存、油气储层封存、海底玄武层封存等。 海上二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集、利用封存的一种，是一项应对气候变化的重要举措。把通过各种途径捕集的二氧化碳，加压并运输至海上二氧化碳封存平台，进而注入海底合适的地层中，从而实现二氧化碳与大气、海水永久隔离，同时在此过程中尽可能产生一些附加值。 海底咸水层封存和油气储层封存都是将二氧化碳通过海上注入平台充注到海底的深层地质结构体中，其中海底咸水层中主要是咸水，油气储层则是枯竭油气藏或者在开采的油气藏(即地球上存储着石油和天然气的地层结构) 注入地质结构中的二氧化碳由于周围岩石具有二氧化碳的低渗透性，导致二氧化碳被深海地层封闭、溶解、束缚、吸附、矿化等过程而被永久捕获，从而达到封存目的。 海底玄武岩封存主要依托海底玄武层富含的二价金属离子与二氧化碳的高反应性，一部分注入的二氧化碳会生成次生碳酸盐矿物而留存下来，一部分二氧化碳填充玄武岩上部的多孔带中孔隙并被低渗透地层封闭而储存下来。 在这几种封存方式中，海洋水体封存的二氧化碳会由于洋流和海域局部二氧化碳过饱和形成的浓度差，导致二氧化碳通过海水缓慢释放到大气中，而通过海上地质封存的二氧化碳则基本不会。 海上封存的经济、环境成本更低 选择海上进行地质封存，主要考虑经济效益及对封存地周边的环境影响。 我国沿海地区分布了大量距海岸线在50公里范围内的工业园区。这些区域工业和农业占地广阔，人口众多且分布密集，陆上地质封存空间均十分有限。 不论是通过汽车运输还是管道运输，超长的运输距离都将大幅增加二氧化碳的运输成本土地使用成本和潜在的陆上安全风险，导致只能就近寻找封存区域。 2022年广东省发布《广东省二氧化碳捕集利用运输与封存规划研究报告》，认为珠江口地、北部湾盆地以及雷州半岛玄武岩封存潜力可观，是广东省内主要的二氧化碳地质封存区域。 此外，相较于陆地封存，海上二氧化碳封存具有不占用土地，不影响地下水资源，远离居民区等优点，且除岩石盖层外，表层还有海水的压力和阻隔，因此封存的风险性大幅降低。 海上封存有利有弊 选择海上二氧化碳地质封存，一方面可以减少大气和海洋中二氧化碳的含量，减少因为氧化碳导致的气候灾害出现几率，减缓地球表面温度升高速率，减低海洋酸化、海冰溶解程度;另一方面，海上二氧化碳地质封存不在陆地进行，减少了对人类生存土地的占用，也降低了对人类生活环境的影响。 可是海上二氧化碳地质封存也有一些潜在的整端和负面影响。首先，原本海底地层没有过多二氧化碳，存在一种天然平衡，不断注入二氧化碳，可能会导致地层内部结构发生变化，打破这种平衡。 其次，海上二氧化碳地质封存存在二氧化碳泄漏的风险，这些风险伴随整个地质封存工程和封存地质体的生命周期，涵括了汽车运输、管道运输、海底地质活动等风险，最恶劣的情况就是整个地质体中封存的二氧化碳又重新完全释放出来，释放的二氧化碳会与周围的沉积物海水发生反应，引起海洋酸化和碳酸盐体系急剧波动，危害海洋生态系统。 第三，海洋中本来没有二氧化碳地质封存的设备和建筑物，突然增加的建筑物和人类活动，肯定会对海洋生态环境造成一走影响。 2021年8月，中国海洋石油集团有限公司在南海珠江口盆地实施了我国首个海上二氧化碳封存示范工程，将恩平15-1油田群开发伴生的二氧化碳封存于海底以下800米~900米深度的储层，预计每年可封存二氧化碳约30万吨。 海上二氧化碳地质封存是一项新技术，最近几年才有运营的实例，在全球范围内的广泛应用任重道远。相信随着科技水平和海上二氧化碳地质封存研究水平的提高，未来“岸碳入海”的更好方案将不断出现，完美实现海上绿色低碳发展。
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  • 《热带生物多样性景观的可持续采矿：菲律宾群岛的环境挑战和机遇》
    • 来源专题：关键矿产与绿色冶金
    • 编译者：欧冬智
    • 发布时间：2024-08-26
    • 随着关键金属需求的上升，矿产资源丰富的国家面临重要的经济机遇。然而，为实现低碳未来的可持续转型，必须最小化矿产开发对环境、生态系统和社会的影响。菲律宾作为一个旨在保护其独特生物多样性并在经济增长中扩大矿业活动的国家，面临着高矿产潜力和自然灾害脆弱性的挑战。文章回顾了菲律宾大规模和小规模采矿所面临的环境问题及相关研究挑战，并提出了潜在的环境研究方向，包括流域规模特征化和污染源识别、污染物运输量化与预测、灵活监测设备的部署、尾矿库监测与管理，以及矿石和尾矿的资源评估与金属回收。通过整合地貌工具与化学数据及二维/三维数值建模技术，可以更好地预测和理解污染物在不同空间和时间尺度上的行为。开发经济有效的水质评估设备有助于克服监测多种水文条件的物流挑战。结合遥感技术、机器学习和地球物理监测系统的先进应用，为更有效地检测矿业影响和观察尾矿库变化提供了新机会。通过探索如金属积累植物和环保溶剂等创新技术，进一步减少矿废的潜在影响。这些研究方向的见解将有助于实现更可持续的采矿未来，促进社会的可持续发展，尤其是在那些能够从可持续矿产资源开发中受益的国家。
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