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10萬噸CO2埋地底,安全嗎?

Z編說:本篇原為PTT八卦版一篇關於〈台電中油硬幹 10萬噸CO2埋地底 恐誘發地震〉的回文,不過因為不是大家都會逛PTT,於是徵得原PO同意,編輯成較易閱讀的網路版。

文 / 小笨盪(cocoleeeric)國立成功大學 二氧化碳封存暨油層工程研究室 研究生

關於這就干鍵盤二氧化碳地質封存學家小弟我的事了。

台電跟中油那個計劃呢,其實我們都有涉略…學者憂心的誘發地震或氣體外洩…我覺得還好。至於全球暖化是不是騙局…呵呵呵 讓我們繼續看下去XDDD

以下內容可能有點學術。

首先,二氧化碳的地質封存主要分為兩種,一種叫做地下儲氣窖封存,另一種是鹽水層封存

地下儲氣窖封存

地下儲氣窖封存呢,就是以前啊,中油不是在台灣有挖到一些天然氣或石油嗎?那把天然氣跟石油從地底下挖出來之後…裡面應該空了吧?(會有留一點點氣體)那這些石油跟天然氣在地下已經存了幾百萬年了都沒爆炸,理論上應該不會突然心情不好就炸裂吧?所以,天才的石油工程師就開始思考…二氧化碳這種雞肋…應該可以放在那裡不會跑出來,是吧?所以,於是就開始這種類型的地質封存。

這封存方式跟我們跟國外買天然氣儲存在台灣一樣。苗栗那邊有一個全台灣最大的天然氣儲氣窖,它都存那麼多年了-天然氣噎……比二氧化碳恐怖吧……一點火就掰了-都安全了很久。

我相信這點技術中油是有的,不過現在處於人力斷層的中油,我不敢保證未來會如何啦……

這種儲存方式最有可能的洩漏點在于鑽井的井孔構造的破碎帶,不過理論上只要有嚴密的監控,是不會有大量泄漏發生,不然人就會休克。

鹽水層封存二氧化碳

至於另一種鹽水層封存二氧化碳呢……這就是中油跟台電這次所做的。我印象中台電做的好像是在彰濱工業區,打算把二氧化碳打到台灣海峽裡面去。這有什麼好處呢?…您知道,二氧化碳加水就是我們俗話說的汽水;二氧化碳加熱水,就變成溫泉…那二氧化碳加海水咧? 

就鹹汽水啊….XDDD

他們在地下找到一個溝造,台灣海峽方向上傾,認為它夠大,所以可以封存。

應該有人會問:往台灣海峽方向上傾應該會在台灣海峽漏出來吧?

這就跟二氧化碳跟水接觸後的變化有關了。二氧化碳跟鹽水接觸時會有幾種反應:溶解、離子化、跟礦化,而且在孔隙介質中還會有因毛細壓力、表面張力……等等的物理因素產生殘餘氣。以上四種東西都不是可移動的流體,不會飄到空氣中;唯一會飄到空氣中的是可移動的二氧化碳。

如果,這二氧化碳打進去的是一個有封閉構造的鹽水層(例如像一個倒放的碗),理論上二氧化碳也沒地方跑,就只能在那邊呆,然後慢慢的跟鹽水反應變成大理石。

這東西的風險在於你打的量太大時,可能會產生地層岩石破裂,然後二氧化碳就流出去了,然後台灣打的量基本上就是把小石頭丟到海裡一樣,一點感覺也沒有……國外的商轉場大多是打每年一百萬噸,人家都還頭好壯壯,台灣那個一萬噸……三年十萬噸 我說真的XX比雞腿。

中油的計劃呢,則比台電的更安全一些,畢竟人家是打洞始祖,日本都找中油幫打洞了……而且中油打在有構造封閉的地方,台電那個是打在地下;最差的狀況就是到對岸冒出來。不過依照那種量來看理論上是不可能游到對岸的,因為二氧化碳的溶解速度太快,如果你接觸面積大的話,一下子就變汽水了,剩下可以移動的二氧化碳可能少得可憐。

至於為啥我會知道那麼多….不要問,很可怕,不過如果想更瞭解二氧化碳地質封存的,歡迎討論。

其他Q&A:

Q:看不懂啦

A:看不懂噢…那這樣想好了-你把可樂放一陣子氣體跑光光了體積變多少?然後你重新再把氣體打進去,那個塑膠瓶會爆裂嗎?或許反覆操作瓶子的材質疲乏可能會壞掉。可是現在是原本一公升的可樂,氣體100C.C.跑光後剩下990C.C.的液體(氣體溶到液體裡面體積就不是一加一了),然後今天要把10C.C.的氣體打回去,請問會出事嗎?這樣解釋不知道會不會比較簡單一點點。

Q:變大理石有點酷!不過汽水的話,魚不會死翹翹嗎?

A:請注意,我們打進去的地方是鹽水層,不是直接打海水(不過也有這種做法就是了)。鹽水層的定義是指:它是地層,不過充滿鹽水。我們都知道地層是孔隙介質,利用土司麵包來比喻好了,鹽水層就是泡了鹽水的土司麵包。至於直接打海水的方式,是打在不受洋流影響的深層海水中,基本上那些地方沒有太多的經濟魚類,甚至沒有魚。另外,忘記說的是,當二氧化碳與鹽水結合時,他的比重會變大,然後就往下沈,所以不會有往上飄的疑慮。

Q:環保團體到底是真的不懂,還是唯恐天下不亂啊?

A:其實台灣的環保團體擔心的,我們都有參考國外的環團思考邏輯去做處理,所以除非是他們無理取鬧,不然我認為這件事來說,我們站得住腳(P.S.  小屁孩不是中油或台電員工,只是曾經做過這件研究案,委托人剛好是….)。然後依據本研究室怕死又想獲得國際研究認同的最高指導原則,我們做事情是小心到一篇文章可以改五十次到一百次才敢發出去,一個結果是要確認、確認、再確認,才敢說這不是實驗誤差,所以到現在還是窮窮的….因為只會講真話。

Q:能不能分析一下海水離子化跟礦化會有啥影響?

A:這不是海水離子化跟礦化的問題,而且水不會礦化;是二氧化碳跟水中的鈣離子、鉀離子會產生礦化。如果是直接打到海水中的話,我是很好奇珊瑚會不會長比較大。我們是打到海水下的鹽水層,至於影響,有可能會改變海水酸鹼值,不過…台灣打的量就跟我說的-就算是打到海裡…應該跟丟一顆小石頭到海裡一樣意思….

Q:大家都很笨 直接把二氧化碳賣給可口可樂公司不就好了?

A:其實賣可樂公司不賺噎…我會賣腳踏車公司,你沒看到腳踏車的隨身充氣瓶都是二氧化碳,一小瓶都賣幾百塊….

其實這中間賺最大的是石油公司。為啥咧?因為小弟也是鍵盤石油工程師。這件事情發生後,石油公司的角色除了賣你石油之外,你排放的二氧化碳還要花錢請他回收噢。

WHY?試想,這世界上誰最會在地上打洞?誰最會監控在地下跑的氣體?誰最有能裡把這東西從地上打到底下去?

石油公司…so…你知道的,扒你好幾層皮…

Q:所以,全球暖化到底是不是騙局?

A:關於這個問題,依照我訪問過的國際二氧化碳封存大師的說法是「你相信它就不是騙局;你不相信,他就是騙局」以上,我覺得他很中肯。

Q:天然氣壓力過大外洩可以燒掉,CO2怎處理是一門學問。

A:這就是為什麼台灣不直接打到地下儲氣窖,而是打到鹽水層的原因。因為打到鹽水層之後,只要他溶到水裡就只有往下沈的份,沒有往上飄的份。然後CO2如果少量泄漏,不處理也沒差……你家汽車還不是天天在放……

Q:然後要變成汽水需要加壓,排放到鹽層中會加壓嗎?

A:你這問題問到精髓…報紙上說的打二氧化碳,實際上是打壓縮過的二氧化碳。因為你直接打氣態的二氧化碳他的體積太大,效率不好。為了兼顧體積與流動能力,我們是依照國外研究的結果,打超臨界二氧化碳;這種二氧化碳的壓力大概等於地層800~1500公尺左右的深度的壓力。更深也可以,不過不具經濟效益,所以好像沒聽說有人做。

打超臨界的好處是,他的體積小密度高,而且流動能力跟氣體一樣好,所以打進去之後不會阻塞住。

其實中油跟台電會這樣試驗性的打二氧化碳,主要是先測試看看打這一點進去後地層會有什麼反應;畢竟你在地表沒辦法模擬地層中的真實樣貌。不過電腦模擬的部分,小的我就做過幾十個,確認風險千年內極小,而且我是假設每年打一百萬噸……連續打二十年。再者,我們有根據國外運作良好的二氧化碳封存場的經驗作參考,理論上不會出太大的問題。

Q:能不能負荷高強度的CO2氣體持續操作?

A:喔喔…你又問到重點了。管線打CO2最擔心的是酸蝕,天然氣在開採過程中也有這種問題,而且更嚴重,因為裡面可能還有硫化物等等。

至於這種問題,我對中油是很放心啦。中油的探採研究所針對這種問題有很詳盡得研究,然後品質嘛…我們研究室出去的學長,每個都很龜毛。所以,不會有問題啦。

台電是外包的門外漢,這我比較擔心…

Q:會不會為了封這10萬噸,結果排出更多CO2?

A:我跟你保證,一定會…如果只為了封這十萬….。可是如果這個成功,廠址可以繼續用,那接下來就剩下二氧化碳送到這個場址的排碳量而已。不過無可厚非,因為台灣的地質畢竟跟國外不同,要先小部份的施作,一來增加經驗,二來可以更瞭解台灣的地質條件,為未來大量封存做小型的試驗。這跟教育部的十二年國教,動不動就全台灣的學生遭殃,是相對保險安全的事情。

所以,才十萬噸理論上就該讓他試試看。不過經費要綁緊一點就是了,畢竟台電還想漲電價…

Q:會引發地震嗎?

A:有誘發地震的疑慮,這個我持保留態度。如果是中油做的比較不可能,因為他打的地方本來就充滿氣體的,所以不太會。至於地震……米國現在的水力壓裂生產頁岩氣跟頁岩油,我覺得還比較嚴重,因為那要讓地層裂….

Q:剛剛東森也在講這個欸,講到西非一個湖噴發CO2死1700人?

A:這東西很久以前中油想做二氧化碳封存時,就是被這報導給害死不敢做。你知道那是瞬間充滿二氧化碳,就跟你在一個瞬間充滿氮氣的空間一樣,你都是缺氧掛點。而如果二氧化碳泄漏,基本上會類似水火同源那邊,緩緩的、慢慢地跑出來。水火同源大家都當世界奇觀在看了,哪天它大量冒出來爆炸….我相信比二氧化碳殺傷力更強。

Q:台灣海峽不是都大陸棚地型,要打深海不是要打在東部海底?

A:如果是要深海封存,或許東部是不錯的選擇。我說的台灣海峽,是指海水下面的地層底下….

Q:若打在海裡的話,水中溶氧的氧分壓會不會改變影響海洋生態?

A:科學家是認為,打在深海不會與表面海水對流的地方,不會影響生態。不過,我不是生物學家,他們說的理論上對,可是你的顧慮不無道理。

Q:礦化之類的其實要幾百年後才知道,可信度嘛…

A:樓上說得很正確。模擬只可以提供我們參考,不能儘信。不過從構造、殘餘氣、溶解、跟離子反應其實很及時就可以看到。然後礦化,其實條件足夠的狀況下發生速率也不差,不過要有能見度(大量的礦化)需要比較長時間。

你可以試試看把二氧化碳放到溶有鈣離子,水裡看看是不是會很快地出現白色粉末。很多反應都是即時的,我們認為要百年是因為量不夠大,觀察不到忽略掉而已。

Q:請問一下, 二氧化碳溶於水中不會造成土壤酸化嗎@_@?

A:你這問題十分有趣,我這樣回答你好了:二氧化碳加水只會變成碳酸,就是不加糖不加調味色素的……XX可樂,這東西如果像下雨一樣落在你家的田地裡,的確有造成土壤酸化的可能性,不過如果是打在八百公尺深的地層,基本上不可能跑到地表來酸化你的土壤。

至於有沒有可能侵蝕地層的孔隙,我給你的答案是肯定的。如果地層中剛好有部分礦物可以溶解在碳酸中,那的確會侵蝕孔隙。

不過有趣的是,碳酸根加上鈣離子會形成碳酸鈣,就是雕刻你家大門那座大衛像的素材。這一增一減其實抵銷的機會很大……。

在我們研究模型裡,也有考慮這個因素所造成的孔隙變化。在數值模擬裡面,一千年後所看到的孔隙變化我印象中很小。

或許你會認為,那打進去的那些地層裡的水不能用嗎? 的確不能用,因為鹽度高,不是淡水;淡水還可以當地下水抽出來,不過地下水井我沒聽過有人打八百公尺的,因為要打這深度…你還是繳水費比較便宜…..

相關資料補充:

  1. 二氧化碳封存暨油層工程研究室
  2. 台灣二氧化碳地質封存潛能及安全性
  3. 呂明達、宣大衡、黃雲津、范振暉。台灣陸上二氧化碳地質封存潛能推估。九十七年九月
  4. 經濟部中央地質調查所,2009,我國二氧化碳地質封存技術研究發展規畫。
  5. 經濟部能源局,2007,二氧化碳再利用技術及地質封存潛能評估計畫。
  6. Bachu, S., Bonijoly, D., Bradshaw, J., Burruss, R., Holloway, S., Christensen, N.P., Mathiassen, O.M., 2007. CO2 storage capacity estimation:Methodology and gaps, Int. J. Greenhouse Gas Control 1, 430-443
  7. Bachu, S. and Adams, J.J., 2003. Sequestration of CO2 in geological media in response to climate change: capacity of deep saline aquifers to sequester CO2 in solution. Energy Convers. Manag. 44, 3151–3175.
  8. Doughty, C., Pruess, K., Benson, S., Hovorka, S., Knox, P., Green, C., 2001. Capacity investigation of brine-bearing sands of the Frio-Formation for geological sequestration of CO2. In: Proceedings of First National Conference on Carbon Sequestration, U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory.
  9. Ennis-King, J.P., Gibson-Poole, C.M., Lang, S.C., Paterson, L., 2003. Long term numerical simulation of geological storage of CO2 in the Petrel sub-basin, North West Australia. Proceedings of the Sixth International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, vol. I. Pergamon, 507–511
  10. IEA, 2008. CO2 Capture and Storage – A Key carbon abatement option.
  11. IEA, 2009. CO2 Emissions from Fuel Combustion Highlights.
  12. IPCC, 2005. Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage, Cambridge University Press, New York, N.Y.
  13. Juanes, R., Spiteri, E.J., Orr Jr., F.M., Blunt, M.J., 2006. Impact of relative permeability hysteresis on geological CO2 storage, Water Resources Research, vol.42
  14. Kumar, A., Noh, M.H., Sepehrnoori, K., Pope, G.A., Bryant, S.L., Lake, L.W., 2005. Simulating CO2 storage in deep saline aquifers. Carbon Dioxide Capture for Storage in Deep Geologic Formations—Results from the CO2 Capture Project, vol. 2: Geologic Storage of Carbon Dioxide with Monitoring and Verification. Elsevier, London, UK, 898–977.
  15. Perkins, E., Czernichowski-Lauriol, I., Azaroual, M., Durst, P., 2004. Long term predictions of CO2 storage by mineral and solubility trapping in the Weyburn Midale Reservoir. Proceedings of the Seventh International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, vol. II. Elsevier, 2093–2101.
  16. Nghiem, L., Shrivastava, V., Kohse, B., Hassam, M., Yang, C., 2009. Simulation of Trapping Processes for CO2 Storage in Saline Aquifers. Accepted for the Proceedings of the Canadian International Petroleum Conference (CIPC) 2009, Calgary, Alberta, Canada, 16‐18.
  17. Tianfu Xu, John A. Apps, Karsten Pruess, Numerical simulation of CO2 disposal by mineral trapping in deep aquifers, Applied Geochemistry, Volume 19, Issue 6, June 2004, Pages 917-936
  18. CMG, User’s Guide GEM, Computer Modelling Group Ltd., Calgary, Canada, 2009.
  19. Pruess, K. , Xu T . , Apps, J. and Garcia, J. “Numerical Modeling of Aquifer CO2 Disposal,”s SPEJ, Vol. 8, No. 1(March 2003)48-60
    Bethke, C.M. Geochemical Reaction Modelling, Oxford University Press, New York.
  20. Ziqiu Xue, Saeko Mito, Keigo Kitamura, and Toshifumi Matsuoka. “Case study : trapping mechanisms at the pilot-scale CO2 injection site, Nagaoka, Japan”. Energy Procedia, Volume 1, issue 1, February 2009, Pages 2057-2062
  21. Saeko Mito, Ziqiu Xue, and Takashi Ohsumi. “Case study of geochemical reactions at the Nagaoka CO2 injection site, Japan”. International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 2, Issue 3, July 2008, Pages 309-318
  22. Steefel, C.I. and Lasaga, A.C. “A Coupled Model for Transport of Multiple Chemical Species and Kinetic Precipitation/Dissolution Reactions with Application to Reactive Flow in Single-Phase Hydrothermal Systems ” American J. Science, Vol. 294(1994) , Pages 529-592
  23. Wei Zhang, Yilian Li, Tianfu Xu, Huilin Cheng, Yan Zheng, Peng Xiong. “Long-term variations of CO2 trapped in different mechanisms in deep saline formations: A case study of the Songliao Basin, China"International Journal of Greenhouse Gas Control, Volume 3, Issue 2, March 2009, Pages 161-180

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。