埋葬CO2 換甲烷
把二氧化碳封存在地底是非常花錢的做法，但如果可以同時開採地底的能源就能符合經濟效益！
撰文／布萊恩特（Steven L. Bryant）
翻譯／張雨青
|
重點提要
|
據稱美國文豪馬克吐溫曾說，人人都抱怨天氣，卻沒人為它做些什麼。馬克吐溫要是活在今天，他可能要說，大家都在談全球暖化，卻沒人認真採取行動。人們為何光說不練？其中一大原因在於經濟考量。二氧化碳累積在大氣中，導致全球暖化，人類要對此負最大的責任。而要減少大氣中累積的二氧化碳，我們必須改用其他高價能源取代煤與石油做為主要能源，否則就需要昂貴的技術，把工業排放的二氧化碳捕集起來，再找個地方存放這些氣體，讓它們不再出來搗蛋。
可曾想過有一種一石二鳥的技術：既可生產豐沛的能源，又可大幅降低溫室氣體排放量？這種經濟的技術該不會還可與現有工業設施無縫接軌吧？這在美國墨西哥灣沿岸有可能成真，由於當地的特殊地質條件，地底數公里深處有一種又熱又鹹的流體，稱為鹵水，可以存放大量的二氧化碳，儲存過程又可開採大量甲烷可用做燃料，釋放的熱亦可供利用。不論是儲存二氧化碳，或是生產甲烷或地熱，這些過程本身並不經濟，但新的計算結果顯示，若把它們整合成封閉迴路系統，世界各地將受益匪淺。
善用重力法則
等一等，甲烷？這可是氣候變遷元凶之一呀。這種氣體會從油管外洩，也會從液壓破裂法開採頁岩氣的氣井中冒出，而且甲烷分子的溫室效應威力還是二氧化碳分子的20倍呢。沒錯，正是甲烷。
要了解箇中道理，首先來看碳的捕集與埋藏，即人稱的「封存」，是怎麼一回事。想到難關重重，我跟同事於是規劃出一套看似離經叛道的系統。
捕碳與儲碳的目標，是從源頭（從火力發電廠煙囪排出的廢氣）就把二氧化碳分子抓住並關起來，以免進入大氣。「儲存」一詞乍聽簡單，然而要容納大量的二氧化碳，只有地底下才有夠大的容量。科學家已證實，地殼頂層數公里厚的沉積岩，其中的孔隙理論上能容納幾個世紀的二氧化碳排放量。
若以美國排放量的15%為目標，每年應該封存高達10億公噸的二氧化碳。全球能源產業每年從沉積岩中開採約40億公噸原油及20億公噸天然氣，從這種規模看來，要把10億公噸的二氧化碳壓縮進地殼裡，應屬可行，只是要花費很大的力氣。當然啦，若其他方案能達到同等規模，例如改善能源效率與改用非化石燃料，也能從源頭減少二氧化碳生成。
下一步似乎不用多說：即刻著手改良既有油氣生產技術來實行這種地質儲碳法吧。可惜，這個對策有根本上的缺陷。時間一久，二氧化碳會逐漸透過裂縫與孔隙而冒回地表，最後逃離地表、進入大氣，除非岩層的孔隙夠小，氣體無法穿透，才有「密封」的效果。
石化產業仰賴的正是這種自然向上流動的特性。地底下的儲油層與天然氣層是從更深處的岩層順著眾多通道而來，有的流體在這段長而慢的層層上升途中停滯，但大多數會持續移動到地表。早年的石油業界，多數業者只要探測到地表冒氣，便就地往下鑽。
眾多科學家針對地底二氧化碳氣體進行廣泛研究後，都發現類似的狀況：許多地質構造都會阻擋二氧化碳上升，但一有通道還是會散逸。不過二氧化碳有一個古怪的特性可讓工程師利用：多數液體在有氣體溶入其中時，密度會降低，但二氧化碳溶入水中時，液體密度反而增加。地底深處的含水液體多半是鹵水，當二氧化碳溶進鹵水後的密度也會變大，就不會往上浮了。以這種型式儲存的二氧化碳會下沉得離地表更遠，儲存安全性因而提升。
