专家走进造岩矿物学课堂

视频信息：

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2022-02-23

程哲 整理

专家信息：

刘 琦

中国石油大学（北京） 副研究员

主要项目：

1. CCUS地质封存中CO₂-咸水-地层岩-油井水泥相互作用机理

2.  二氧化碳地质封存中泄漏风险

3.  页岩气等非常规油气资源评价

孙老师：

同学们冬奥会的开幕式看了吗？开幕式里最值得你兴奋的地方是什么？雪花是吗？其实开幕会里面最让我兴奋的是点火炬的过程。当然这个很多人众说纷纭，点火的过程体现了我们的民族自信，同时我们用这样一种方式向世界传达着低碳环保的理念。实际上，低碳环保的理念在我们国家很久之前就已经提出过这个理念。为此，我们还在“十四五”期间提出了“碳中和”。那么“碳中和”是什么意思呢？我们今天邀请到中国石油大学非常规研究院的刘琦副研究员，他是低碳能源工程的专家，低碳能源也是我们地球科学领域的一个方向。那么我们今天有请刘琦老师为我们科普一下“碳中和”和“碳捕捉”这些科学问题。我们现在有请刘琦老师。

刘老师，您好！

刘老师：

您好，各位同学好。首先，感谢孙老师的邀请。“碳中和”这个概念其实是在7、8年前咱们相关的专家已经提出来了。那么什么是“碳中和”。其实大家从字面上理解还是很简单的。中和其实是一个正负相减的过程。我们在2030年左右达到碳达峰，2060年左右达到碳中和。在前年，我们把目标提到了“前”。目前，全中国每年的CO₂排放量是100亿吨，是一个大数，是世界第一大排放国。第二是美国，第三是欧盟。美国和欧盟加起来都没有我们国家的排放量大。那么我们这100亿吨的CO₂在2060年前不是说不排放了，因为我们还有一些刚性的排放。我给大家举个例子，就是在2060年的时候，我们也不可能完全的替代化石能源。后面我也会再解释一下。另外还有一些工业，比如水泥、钢铁行业。水泥大家可以理解一下，石灰石的煅烧，大家要盖房子必然有CO₂的排放。那就是我们到2060年前仍有20~30亿吨的CO₂。那么这20~30亿吨的CO₂要通过植树造林（森林碳汇）、节能减排，另外就是我们研究的重点——CCUS。实现负碳技术，正负相减使我们在2060年前将这20~30亿吨的CO₂吸收掉。实现一个相对的、静态的零碳的排放就叫“碳中和”。今天我重点介绍的“CCUS”，第一个“C”是CO₂，第二个“C”是捕集“capture”，第三个“U”是利用，第四个“S”是封存。传统意义上的捕集还是从大型的排放源去捕集，从煤电厂、水泥厂、钢铁厂的尾气排放装置前加一个捕集装置。然后通过分离提纯，管道运输，下一步进行到“U”，“Utilization”利用。小规模的利用有化工利用、生物利用。那么结合我们学校的特点和专业来说大规模的就是用于驱油，另外是地质封存。这就是我们现在在科技部2019年路线图定义的CO₂的地质封存，另外地质利用就是我说到的驱油，驱煤层气和强化地热开采。这是主要相关的概念。

孙老师：

好的，那么刘老师能给我们科普一下地球中“C”到底在哪里最多呢？是在大气圈里面最多么？

刘老师：

是这样的，我们地球上的碳这个元素主要是通过碳循环，主要分布在地球上的生物圈、岩石圈、水圈和大气中，这其中我们世界上最大的两个碳库一个是岩石圈，另一个是化石燃料。岩石圈和化石燃料的含碳量占99.9%，其中岩石圈里面主要还是以碳酸盐的形式存在。其实我们说的气候变化问题指的是人为的CO₂排放，这个大家一定要注意。我们有一个基线，在第一次工业革命之前我们地球也是有排放的，各种地球的自然的运动也会产生排放。那么引起我们全球气候变暖的是第一次工业革命，也就是1850年以后累积的，有人为活动，主要是在大气中的CO₂浓度的不断增加，由工业前的大约260ppm到现在的大约410ppm。大家也好理解温室效应，就是我们没有地球大气层温室，地球为零下19℃。有了这个大气层的保护才能使我们有生物和植物的繁衍。通俗的来讲，这个“被子”，就是之前的温度是比较适宜人类生存的。不断的排放CO₂，在这个“被子”里的“絮”越加越厚，就导致了现在这个以变暖为主的气候变化。

孙老师：

好的，那您刚才提到说碳主要是在岩石圈里面比较多，那他以什么样的形式存在呢？是以矿物还是流体？还是以气体的形式存在呢？

刘老师：

在岩石圈主要还是以矿物存在的。岩石圈的碳对整个碳循环包括咱们所说的温室气体，气候变暖的影响不是太大。我们主要还是强调大气中的CO₂浓度是会影响全球的气候。但是我们要去解决这个问题离不开我们整个的地质背景，后面我们在讨论一下。

孙老师：

好的，谢谢刘老师，谢谢您在我们矿物学的第一节课作为专家走进我们的课堂。我们向刘老师表示感谢。

刘老师：

好的，谢谢大家，再见！