【中國科學(xué)報(bào)】研究揭示可燃冰及其衍生技術(shù)緩解全球變暖
近日，《能源與環(huán)境科學(xué)》以封面文章的形式刊發(fā)了中國科學(xué)院廣州能源研究所天然氣水合物開采技術(shù)與綜合利用研究室研究員李小森團(tuán)隊(duì)撰寫的最新文章。該文章系統(tǒng)地闡述了天然氣水合物（俗稱可燃冰）及其應(yīng)用技術(shù)在全球碳循環(huán)和緩解全球變暖中的作用。
全球一次能源的供應(yīng)格局由煤、石油向天然氣的轉(zhuǎn)變，為天然氣水合物的開發(fā)利用帶來了發(fā)展前景。研究表明天然氣水合物中的有機(jī)碳含量大約占全球有機(jī)碳含量的1/3，如此巨量的有機(jī)碳使得天然氣水合物在全球碳循環(huán)中起著碳庫的作用。毫無疑問，其開發(fā)利用將會(huì)對全球的碳循環(huán)產(chǎn)生重要的影響，從而進(jìn)一步影響溫室效應(yīng)的變化趨勢。
工業(yè)革命以來，溫室效應(yīng)問題本質(zhì)上是由CO2的排放和封存與消耗不平衡造成的，更具體地說是碳源從有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2的速率過快所造成的。因此，解決溫室效應(yīng)的策略長期主要集中于兩個(gè)方面：一是加強(qiáng)CO2的捕集與封存速率；二是減少煤和石油化石燃料的使用。前者受限于CO2捕集與封存技術(shù)的發(fā)展，存在一定的技術(shù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)；而后者在可見的時(shí)間尺度內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。因此，CO2排放量的不斷增加與CO2捕集與封存技術(shù)發(fā)展滯后之間的矛盾始終存在。
在大量使用煤、石油時(shí)期，這一矛盾所帶來的風(fēng)險(xiǎn)一直未被充分認(rèn)識，這主要是由于煤與石油在真正燃燒前，是以固液的形式存在的，不會(huì)造成溫室氣體的排放，故可以通過控制煤與石油的使用量使CO2排放速度與碳捕集技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。事實(shí)上，這也是目前采取的主要措施。然而，隨著能源供應(yīng)格局轉(zhuǎn)向天然氣，這一情況發(fā)生改變：因?yàn)樘烊粴獗旧硎且环N溫室氣體。因此，如何管理這一風(fēng)險(xiǎn)異常重要。
該文章系統(tǒng)地分析了全球的能源供應(yīng)變化和各替代能源的儲(chǔ)量及利用前景，指出了天然氣在一次能源當(dāng)中的比重不斷增長的現(xiàn)狀，總結(jié)了天然氣的可用來源及賦存量，明確了天然氣水合物的資源儲(chǔ)量及能源前景；同時(shí)，從CH4的全球循環(huán)過程出發(fā)，闡述了天然氣與全球變暖的歷史相關(guān)性，討論了天然氣水合物的碳庫作用及其開發(fā)、利用對生態(tài)環(huán)境可能造成的影響，指出了對放空天然氣的控制管理是碳排放下一階段的“碳達(dá)峰”和“碳中和”的重要目標(biāo)。
文章還系統(tǒng)地討論了各水合物開采技術(shù)的優(yōu)劣勢和全球試開采現(xiàn)狀，分析了基于水合物的CO2捕集與封存技術(shù)、基于水合物的固化存儲(chǔ)技術(shù)以及放空天然氣的回收技術(shù)在各自應(yīng)用領(lǐng)域及能源利用和碳捕集與封存層面的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，并提出了在新的能源供應(yīng)格局下解決溫室氣體的排放和碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)間矛盾的前瞻性策略，即在天然氣開發(fā)與天然氣利用之間引入天然氣的長期穩(wěn)定存儲(chǔ)技術(shù)，通過管控天然氣的資源屬性及溫室氣體屬性，使得天然氣的利用與市場需求及碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)。
相關(guān)文章信息：https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/ee/d1ee02093e
