世界地球日｜让碳重返地层

 

碳增汇和碳减排是目前国际上公认的实现碳达峰、碳中和的重要手段和有效途径。何庆成表示，地质作用可对大气中的二氧化碳产生巨大碳汇效应。

一是地质碳汇可以让碳重新返回岩石圈。化石能源是地球经亿万年碳自然富集的结果。而人类在化石能源消费时导致碳在短时间内大量集中释放，超出了生物和地质体的自然吸收能力。现在可利用地质技术让释放的碳再回到地质体中，以达到清除大量消费而产生的二氧化碳的目的。

二是地质碳汇潜力巨大。相关研究表明，全球碳循环共有四大碳库，即大气、陆地生态系统、海洋和岩石圈，库容量分别为7500亿吨、2.06万亿吨、38万亿吨、1×109亿吨，岩石圈的库容量是其他三大碳库总库容的2450倍。

三是可以让二氧化碳变成新的生产要素，让人类在化石能源的消费中实现“鱼与熊掌兼得”。如在低产油气田开采时加注二氧化碳，可提高油气产量；在开采砂岩型铀矿时，将二氧化碳、氧气和水配制成溶浸液，可用于砂岩型铀矿原地浸出开采新工艺。

何庆成说，地质碳汇主要可从3个方面进行，一是利用硅酸盐岩石吸收二氧化碳，在岩石碳酸化过程中实现对二氧化碳的封存；二是利用碳酸盐岩石吸收二氧化碳，在岩石溶蚀过程中封存二氧化碳；三是仿照油气埋存方式进行二氧化碳地质封存。

“第一种过程，其实就是让二氧化碳再变成石头。”何庆成说，在自然岩石中，硅酸盐与二氧化碳反应形成稳定的碳酸盐矿物，是调制大气二氧化碳浓度的主要机制之一。其中基性—超基性岩富含钙和镁元素，易与二氧化碳反应形成稳定的碳酸盐矿物（方解石、白云石和菱镁矿等），是重要的地质碳汇。冰岛和美国开展的基性—超基性岩与二氧化碳反应的实验项目结果表明，基性—超基性岩矿物碳酸盐化作用可封存万亿吨到千万亿吨的总碳，显示了巨大的碳封存能力。“我国含丰富的基性—超基性岩资源，有关研究显示，我国基性—超基性岩矿化碳汇总潜力达5.2万亿吨。”何庆成说。

碳酸盐岩风化吸收大气中的二氧化碳，被称为岩溶碳汇。在此过程中，大气圈中的二氧化碳被不断移出，以碳酸氢根离子的形式进入到水圈，从而起到碳汇的效果。我国岩溶面积占陆域国土面积的1/3，据初步估算，全国岩溶碳汇通量平均每年约为1.84亿吨二氧化碳，相当于中国森林碳汇通量的68%、灌草丛碳汇通量的2.7倍、草地碳汇通量的7.3倍。我国地质科技人员已研究提出人工造林种草、土壤改良、外源水灌溉以及水生植物培育等4项岩溶碳汇增汇技术。

地质封存则是将二氧化碳埋藏在适宜的地质结构中。这一方法用于深部煤层、油气田、咸水含水层时，还可提升煤层气、油气或微咸水的产量。有关研究显示，在油气田的驱油气增产时使用的二氧化碳，其中90%～95%将留在储层中。二氧化碳地质封存技术被认为是我国能源与工业领域达到最大减排量后，最终实现碳中和目标的“兜底”技术，预计2060年贡献量可达10亿～20亿吨/年。