尋找碳捕獲材料新方法
加拿大卡爾加里大學和渥太華大學科學家成功利用X射線晶體成像儀和計算機模擬手段，對被稱為“棒球手套”的捕碳材料如何捕捉二氧化碳分子進行了觀察和分析。科學家認為，該項成果為設計定制一種高效率、低能耗的捕碳新材料指明了研究方向。相關文章發表在最新出版的《科學》Science雜志上。 目前采用的二氧化碳捕獲方法是將二氧化碳氣體注入氨溶液中。該項技術的弱點在于氨溶液吸收二氧化碳后，還需要釋放二氧化碳以便進行儲存，在釋放二氧化碳時，溶液需要加熱到100攝氏度，這要耗去大量的能源和水資源。據估算，燃煤發電廠如果使用該項技術捕獲儲存二氧化碳，需要消耗其四分之一的發電量。
因此，找到一種既可輕松捕獲二氧化碳，還可在低能耗和節水條件下輕松釋放出二氧化碳的新型材料，對于捕獲二氧化碳技術的實際應用意義非常重大。加拿大科學家的研究發現正是為找到這種新型材料指明了方向，并提供了實驗方法和計算機模擬方法。
參與研究工作的科學家將捕捉二氧化碳形象地比作棒球手套與棒球之間的關系，在此將球比作二氧化碳，而將手套比作可捕獲二氧化碳的材料。對于不同大小的球，需要不同尺寸的
手套，才能更好地匹配，以便球手能夠更加容易接到來球。卡爾加里大學化學教授喬治·斯密祖介紹說，他們使用X射線結晶成像儀直接實驗成像，并通過計算機模型計算，確定了二氧化碳分子的確切位置，并可以清晰觀察到“手套”材料的各個“手指”如何合力將二氧化碳分子固定在其位置上。
渥太華大學負責計算機模擬研究的科學家表示，該項發現的另一個特別之處在于，實驗結果和計算機模擬結果之間表現出非常好的一致性。因此，其計算機模擬方法現在就可以更令人放心地應用于發現和預知材料的捕碳性能，特別是在實驗室制作某種捕碳材料之前，可先在計算機上進行模擬。
研究人員認為，該項研究成果最終可得到多方面的應用，既可幫助燃煤發電廠降低二氧化碳排放，還可幫助去除非常規天然氣資源中的二氧化碳成分。（生物谷Bioon）
二氧化碳捕獲技術獲得重大進展
二氧化碳的排放不斷助長著全球變暖、海平面上升及增加海洋的酸度。美國科學家在近期出版的美國《科學》雜志上發表的一項最新研究稱，他們已開發出一種能夠隔離并捕獲
二氧化碳分子的新型材料，對減少二氧化碳等溫室氣體排放技術有重要作用，也能使發電廠在無需使用有毒材料的情況下，提高二氧化碳的捕獲效率。
該材料是由加州大學洛杉磯分校奧馬爾·雅希率領的研究團隊研制的。雅希是研究使用復雜微觀結構制作材料的知名化學家。新材料屬于“沸石咪唑酯骨架結構材料”（ZIFs），由金屬原子橋聯多個咪唑類環型有機分子組成。
這種材料具有多孔和化學穩定結構，使得其擁有更大的表面積來吸收二氧化碳，而且在高溫下加熱也不會分解，甚至在水或有機溶液中煮一個星期仍能保持穩定。在1克重的該材料中包含的表面積最多可達2000平方米。ZIF材料的內部可以存儲氣體分子，在化學結構上，它有一個類似于旋轉門的薄蓋，能夠讓大小合適的分子進入并將其存儲，而將較大或者形狀不同的分子阻擋在外。
研究人員在實驗中共合成了25個ZIFs晶體結構，并證實其中3個（ZIF-68、ZIF-69、ZIF-70）對捕獲二氧化碳具有高選擇性。雅希稱，ZIFs對二氧化碳的選擇性是其他一些材料不可比擬的。實驗證明了新材料能吸收大量二氧化碳，但并不吸收其他氣體。研究表明，在0℃和常壓下，1升這樣的材料可儲存82.6升的二氧化碳。
從發電廠煙囪中捕捉二氧化碳的技術已經存在已久，但要消耗大量的能源（約占到電廠總發電量的15%至20%）。這是因為現有材料，如胺，必須經過加熱才能釋放出吸收的二氧化碳。美國國家能源技術實驗室項目經理托馬斯費雷表示，煤電廠利用現有方法捕捉和壓縮二氧化碳，生產成本可增加80%至90%。
研究人員稱，二氧化碳的捕獲和封存，對減少溫室氣體的排放量將是必不可少的，特別是對像美國這樣嚴重依賴于煤發電的國家。這種新材料的研制成功，為減少來自發電廠的二氧化碳排放量提供了一個潛在的廉價方式。由于新材料可使用較少的能源，因此在降低成本方面，可媲美目前正在研制中的其他吸收二氧化碳的實驗材料。（記者 馮衛東）
上 天 為 害，入 地 為 寶
—淺議CO2 捕獲技術與資源化利用
趙連峰 張永高 李馨
內容摘要：
全世界每年向大氣中排放的CO2總量接近300億噸，地球仿佛捂在一口鍋里，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應”。 CO2是氣候變化乃至造成嚴重自然災害的“罪魁禍首”，上天為害；但CO2具有兩面性，用于油田開發上則“入地為寶”。如何趨利避害，充分發揮CO2的有利作用。美國在80年代就嘗試用CO2 驅油，近年來大慶油田、勝利油田，濮陽油田在應用CO2驅油方面取得了重大突破，初步實現了規模化應用。隨著CO2驅油技術被越來越多的科技工作者和石油工程技術人員認同。CO2 捕獲技術日臻成熟，捕獲成本不斷下降，從發展趨勢看，碳封存極有可能成為未來跨國石油公司獲取利潤的重要手段。
關鍵詞：CO2捕獲技術 地質封存 資源化利用。
正文：
眾所周知，在6種溫室氣體中，CO2對溫室效應的“貢獻率”最高，全世界每年向大氣中排放的CO2總量接近300億噸。CO2含量過高，就會使地球仿佛捂在一口鍋里，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應”。在人們的印象里，CO2是氣候變化乃至造成嚴重自然災害的“罪魁
禍首”。但就是這“罪魁禍首”，在油田開發上則“上天為害，入地為寶”。因為CO2具有兩面性，利用得好則是利，否則是害，關鍵在于如何趨利避害，充分發揮CO2的有利作用。
幾年來，勝利油田、大慶油田等國內外許多油田應用CO2驅油取得了重大突破，初步實現了規模化應用，成功地使其“上天為害”轉變為“入地為寶”。燃煤發電廠產生的上天為害的CO2，2010年將在勝利油田入地為寶。油田煙氣CO2捕獲純化技術日前取得重大突破，工業生產中試裝置已在勝利發電廠開工建設，工程建成投產后，被“捕獲”的CO2將被注入地下，成為驅油利器，同時，每年預計可減少二氧化碳排放3萬多噸。
一、CO2捕獲技術日臻成熟，工業化成本隨技術進步呈下降趨勢
國內外CO2捕獲技術已日臻成熟無色無味的CO2，原本是空氣中常見的化合物，如今卻作為溫室氣體的主組成部分，成為全球環境惡化的罪魁禍首之一，這著實讓CO2很委屈。如何變廢為寶，還被“妖魔化”的CO2以本來面目？在低碳經濟熱遍全球的當下，CO2的減排、回收、封存及資源化利用技術已成為全球關注的熱點。
CO2除了惡化環境還能干什么？國內外很多機構在CO2封存及資源化利用方面開展了大量
研究工作，其中捕獲CO2用于三次采油的模式（CCS+EOR），由于實現了減排和利用雙贏而受到廣泛關注。
怎樣實現由“殺手”到“英雄”的轉變？CO2驅油技術是國際上三次采油中最先進的驅油技術，不但實現了CO2封存，同時能夠有效提高石油采收率，具有很好的經濟效益和環境效益。然而，CO2的來源問題成為了該項技術大規模推廣應用的“瓶頸”。與此同時，大量CO2隨著各種幾乎隨處可見的工業廢氣源源不斷地排入大氣，破壞人類賴以生存的環境。如果能將工業氣中的CO2經濟捕獲出來用于CO2驅采油，將其變廢為寶，不但能夠將“瓶頸”消除，還能實現CO2減排封存，為國家減排分憂。
通過科技工作者多年的攻關，國內化工工業CO2捕獲技術已日趨成熟，并在多個工程上得到成功應用。但是作為CO2最集中、同時也是排放量最大的排放源——燃煤電廠煙氣，卻由于具有流量大、CO2分壓低、煙氣成分復雜等特點，使得常規捕獲工藝難以應用，成為煙氣捕獲領域中的一塊硬骨頭。即便在國外，燃煤電廠煙氣CO2捕獲技術也仍處于小規模試驗階段，存在能耗高、設備龐大、生產成本居高不下等問題。
中國華能集團建設的國內首個燃煤發電廠CO2捕獲示范項目—北京東郊的高碑店熱電廠，
運行了一年有余，該項目年產3000噸CO2目前已經累計捕獲CO2接近4000噸。該項目設備投資2100萬元，CO2 回收率大于85%，目前已經形成日產12噸的規模，項目的運營成本為300元/噸。資料顯示，華能北京熱電所生產的CO2純度達到99.997%，高于食品級的純度要求。2009年7月，華能集團在上海建成了燃煤電廠碳捕獲10萬噸/年高純度CO2。該項目總投入1.5億元人民幣，現進入試運行階段，“碳捕獲與封存”(CCS)在中國發展驚人。
中國石化南化研究院的科研人員近年來也開始對燃煤電廠煙道氣CO2捕獲技術進行探索。為燃煤電廠煙氣CO2的捕獲開出了“良方”——以乙醇胺溶液（MEA）為吸收液的化學吸收工藝。這種方法具有吸收速度快、吸收能力大、捕集后CO2純度高等特點，但是用于燃煤電廠煙氣CO2時，MEA的缺點是再生能耗高，熱量消耗量大；吸收劑損耗，藥劑成本高；再者，腐蝕性強，造成設備建設成本高、維護費用高。針對這些問題，科研人員以降低能耗、降低腐蝕速率為最終目標，通過大量室內實驗和模擬計算，從煙氣預處理技術研究、新型吸收劑開發、熱能綜合利用等多個方面同時開展技術攻關，最終形成了一套燃煤電廠煙氣CO2捕集技術，對設備的腐蝕速率小，同時能耗與傳統工藝相比減少了20%，實現高效、經濟、安全捕集。
2010年勝利油田在發電廠，高高的煙囪旁邊安裝了幾個并不起眼的裝置，捕集煙囪中排放的CO2并進行相應的純化處理。據了解，燃煤發電廠煙氣CO2捕獲純化技術，是在中國石化“低滲透油藏CO2驅油提高采收率”先導試驗研究成果的基礎上，利用化學吸收法，將勝利發電廠燃煤煙氣中的CO2進行捕獲、提純、液化裝置投入運行后，每天生產液態CO2100余噸，全年能夠捕獲、液化CO2 3-4萬噸，成為目前國內最大的燃煤電廠煙氣CO2捕獲純化裝置。捕獲處理后的CO2純度達99.5%以上，全部應用于勝利油田的“低滲透油藏CO2驅油”重大先導試驗。所有技術和藥劑均為中國石化專用技術，達到了國際先進水平。據了解，火電廠脫硫、脫酸后的煙道氣進入吸收塔后，煙道氣中的CO2將和MEA藥劑融合，形成氨鹽并溶于水中，之后注入再生塔，隨著溫度的提升使二氧化碳純度達到99.5％。隨后通過制冷使之變成液體后送到注氣站中注入油層。
為加快該技術的推廣，中國石化集團南化研究院目前正開展勝利電廠100萬噸／年煙道氣CO2捕集純化工藝技術研究，預計2010年底可完成工藝包設計。項目建成后，將成為全球最大的火電廠CO2捕獲、利用封存項目。經過初步測算，該裝置投資約2億元，投產后每年從煙道氣中捕集純化CO2100萬噸，成本約230元／噸，能滿足8000萬噸儲量規模油藏CO2驅油開發需要。
