过去50年大气中CO2含量显著增加，导致全球气温升高和地球气候突变。碳捕集与封存(CCS)是一种新技术，科学家们希望它能在应对气候危机中发挥重要作用。该技术包括从工业生产或从发电燃烧化石燃料过程中捕集CO2，然后将其储存在地下的地质构造中。如果想从碳氢化合物系统中生产出“清洁燃烧”的氢，CCS也是关键。

英国政府最近选定了4个地点来开发价值数十亿英镑的CCS项目，这是其到2030年从重工业每年削减2000-3000万吨CO2计划的一部分。其他国家也做出了类似的减排承诺。

与深部咸水层相比，枯竭油气储层的存储潜力较小(10%)，但被视为开发地质CO2存储技术的关键早期机遇。恰巧CO2作为一种提高采收率(CO2-EOR)的手段，在历史上被注入到许多枯竭的油气储层中。牛津大学在一份新闻稿中写道，这为评估注入碳在工程时间尺度上的(生物)地球化学行为提供了一个独特的机会。

“CCS是我们对抗气候变化的关键途径。除了计算机模拟和实验之外，了解CCS在实践中如何工作，对于提高CO2地质封存的可靠安全性至关重要。”牛津大学地球科学系的丽贝卡·泰恩博士说。

研究CO2的行为

今天发表在《自然》杂志上的一篇论文，牛津大学Rebecca Tyne博士和Chris Ballentine教授领导了一个国际合作团队，研究了美国路易斯安那州的一个CO2驱油油田中的CO2行为。他们将CO2驱油油田的生物地球化学成分与相邻油田进行了比较，相邻油田从未受到过CO2-EOR的影响。数据表明，在CO2提高采收率所留下的CO2中，高达74%溶解在地下水中。出乎意料的是，它还揭示了微生物产甲烷作用将注入的CO2转化为甲烷的比例高达13-19%，甲烷是一种比CO2更强的温室气体。

这项研究首次将最新的同位素示踪剂(稀有气体、集群和稳定同位素数据)与微生物数据相结合，研究注入CO2的去向。

“与CO2相比，甲烷的可溶性、压缩性和反应性都较差。因此，如果甲烷被生产出来，我们可以安全注入这些区域的CO2量就会减少。但转化过程现已明确，我们可以在未来的CCS选址时考虑这些因素。”牛津大学地球科学系的Chris Ballentine教授说。

此外，这一过程也发生在其他富CO2气田和CO2驱油田中。温度是一个关键的考虑因素，许多碳捕集与封存的地质环境太深太热，微生物无法发挥作用。但当CO2从较深的高温系统泄漏到类似的较浅较冷的地质结构中时，若存在微生物，这一过程就可能会发生。为了确定未来的CCS目标、建立安全的基础条件和长期监测计划，保持低风险、长期的碳封存，这项研究至关重要。

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https://innovationorigins.com/en/selected/improving-carbon-capture-and-storage/