碳储存和氢：天作之合？

研究表明，从天然气中生产氢气并将碳排放物储存在石油和天然气储层中可能是安全、经济的低碳氢气的最佳选择。

如今，世界各地大约有三十多个设施从发电厂和工厂中捕获二氧化碳，并将其封存在地下，每年可储存4500万吨二氧化碳。我们要实现净零碳排放，需要的是到2030年每年储存量至少达到10亿吨碳。

与此同时，增加清洁氢气生产对钢铁和水泥等行业的脱碳以及为卡车、船舶和飞机提供清洁动力至关重要。

事实证明，碳储存和氢气生产是非常匹配的。通过从天然气中制造氢气并储存由此产生的二氧化碳排放，将它们结合起来，为低碳氢气提供了一条途径。这个被称为“blue hydrogen”的想法引发了争议。

但斯坦福大学和壳牌公司的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇新的观点论文（https://www./doi/10.1073/pnas.2202397120）中认为，将二氧化碳储存在枯竭的油气藏中可能是最安全、最实用的策略，可以快速、经济高效地扩大blue hydrogen生产并启动碳储存行业。

斯坦福大学地球物理学教授Mark Zoback表示：“我们并不支持或反对某项特定的技术；我们只是试图指出一种能够迅速扩大规模的战略。”

目前生产的氢气中，90%以上是由煤或天然气制成的脏氢气，由此产生的二氧化碳会释放到大气中。blue hydrogen和green hydrogen都是低碳氢的选择，green hydrogen是通过使用可再生电力驱动的电解槽分解水制成的。

虽然blue hydrogen是清洁的，几乎不含碳，但它是有争议的。批评人士说，它使人们对石油的依赖长期存在，而且仍会产生排放。例如，天然气生产经常伴随着甲烷泄漏。此外，储存的碳可能会从地下储存位置泄漏出来。

然而，Zoback和在壳牌工作的Dirk Smit认为，blue hydrogen值得仔细研究，因为它比green hydrogen有一些优势。首先，green hydrogen的价格是其三倍，“收集风能和太阳能以及部署电解槽所需的土地使用量巨大，”Zoback说，“从表面上看，green hydrogen很不错，但它只会在世界的某些地区发挥作用。”

他说，潜在的二氧化碳泄漏是一个值得关注的问题。但这正是储存在枯竭的石油和天然气储层中会有所帮助的地方。它们是一个更安全的选择，因为其地质和流体动力学都很清晰。向它们注入二氧化碳不应意外引发地震，就像在含水层地质构造中一样，这是当今碳储存的另一种选择。

此外，石油和天然气储层具有充足的储存能力，并且存在于世界各地生产石油和天然气的任何地方。先前的一项研究表明，在最佳条件下，blue hydrogen的生命周期排放量可以与green hydrogen相当。

Zoback说：“现在碳捕获和储存没有什么问题，但如果你使用枯竭的石油和天然气储层，它会更好地发挥作用。如果你去一个有大量石油和天然气开发的地区，那里有一系列枯竭的油田，你选择了状态良好的油田，那么你真的可以同时启动这两个行业。

当然，化石燃料行业支持blue hydrogen，Zoback和Smit也表示这项技术有经济利益，正如他们在PNAS文件中明确指出的那样。Zoback最近加入了一家试图开发blue hydrogen项目的公司的董事会，而壳牌作为一家石油公司，可能会追求这项技术。

Zoback补充道，尽管《美国通胀削减法案》正在激励碳捕获和储存以及清洁氢气研发的研究，但这并不能在世界各地实现。“从长远来看，你需要创建不完全依赖政府激励的行业。这是我们要传达的信息。”

文章来源：IEEE电气电子工程师