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Science Advances报道北大工学院张东晓课题组关于二氧化碳深海地质埋存研究的重要进展

2018-07-05  1039

 

2018年7月4日,北京大学工学院张东晓课题组在科学子刊《Science Advances》上发表题为“Long-term viability of carbon sequestration in deep-sea sediments”的研究论文,报道了他们在二氧化碳深海地质埋存方面取得的最新研究进展。该研究表明将二氧化碳埋存于具备高压低温环境的深海沉积物中,能实现安全、稳定和永久封存的效果。全文链接:http://advances.sciencemag.org/content/4/7/eaao6588.full

二氧化碳地质埋存是降低温室气体含量以及减轻温室效应的重要手段之一,常规埋存选址包括深部咸水层、废弃油气田以及深部的煤层。这些埋存方式具有很好的应用前景,但由于二氧化碳在地层中的上浮而依旧存在泄露的风险。相反,在高压低温的环境中,液态二氧化碳的高密度引起的负浮力(Negative buoyancy)以及二氧化碳与水反应生成的二氧化碳水合物(CO2 hydrate)可以对二氧化碳在地层中的上浮起到很好的阻碍作用。二氧化碳深海地质埋存充分利用了深海沉积物的高压低温条件所带来的优势。深海地质埋存所需的作业设施类似于海域天然气水合物(可燃冰)开采所使用的半潜式海上平台,而且二氧化碳的注入有利于可燃冰开采,两者可以同时进行。


二氧化碳深海地质埋存示意图

相比之前的研究,该项研究通过耦合复杂的物理过程(包括对流、扩散、相变及重力分层等)并考虑地层中的溶解组分及其对水合物生成的影响,研究了将二氧化碳注入深海的海底沉积物中的长期演化过程,并评估了封存效果。研究表明,由于负浮力和二氧化碳水合物盖层的阻碍作用,二氧化碳埋存于深海沉积物能实现安全、稳定和永久的封存。

该研究用更加准确、严谨的方式研究了整个系统的长期演化,将二氧化碳深海地质埋存从简单的概念模型提升至精确的物理过程模拟,同时也是第一个耦合了溶解组分及其对水合物生成影响的研究。本文所展示的二氧化碳注入后地层随时间演化的过程,以及不同自然环境和作业条件下敏感性分析,在学术上提供了更深入的见解,在工程上也有很重要的指导意义。

该项研究的两位作者分别为北京大学工学院、海洋研究院博士生滕益华和其导师张东晓院士。该研究得到了北京市“北京大学工程科学与新兴技术高精尖创新中心”和BHP Billiton CCUS项目的支持。

 

新华网对该研究的报道:http://www.xinhuanet.com/2018-07/05/c_1123085368.htm