爱荷华州立大学研究:生物油封存废弃油井助力碳去除
2025-09-04 09:55
来源:爱荷华州立大学
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用玉米秸秆和森林碎片等植物残余物制成的生物油填充废弃油井和气井,可将碳回填深井,助力去除大气中的二氧化碳。爱荷华州立大学机械工程教授马克·姆巴 - 赖特领导的研究小组聚焦这一新兴做法,其研究具有双重吸引力:废弃有机物可长期封存碳,还能减少美国数十万口废弃油井的排放和安全风险。

姆巴 - 赖特称,废弃物未充分利用,废弃油井需封堵,生物油封存是满足迫切需求的丰富资源。根据其团队研究,由200个移动生物油生产设施组成的网络,或能对该技术进行经济可行扩展,该技术已有有限商业应用。研究发表于《能源转换与管理》杂志,估计拟议系统能以每吨约152美元的价格封存二氧化碳,与其它二氧化碳去除方法相比具竞争力且前期投资少。

该系统核心是快速热解,将干燥生物材料颗粒置于无氧环境,经几秒高温(超1000华氏度)转化为液态生物油。有机物中的碳源于其活着时通过光合作用吸收的空气中的碳。固体副产品生物炭可作土壤改良剂售给农民,气体副产品收集后重新用作燃料以产生热解所需高热,快速热解主要目的是生产生物油。

生物油注入空置化石燃料井可最大限度发挥碳捕获潜力,充分利用现有地下井筒,否则封堵成本约100万美元。填充一口平均宽度约1.6英尺、深度近2.6英里的原油井需超21.6万加仑液体。2021年两党基础设施法案拨款47亿美元封堵约12万口废弃油井,但美国有30万至80万口未记录废弃油井。

在拟议系统下,每个移动式快速热解装置每天可处理约10吨原料。中西部地区主要生物质来源是玉米秸秆,西部地区是森林中清除的木质碎片以减少野火威胁。研究人员还研究了柳枝稷和定向刨花板作为原料,生物油储存在集中式终端以便运输到井场。

研究估计,建造装置成本约130万美元,生物油售价至少需每吨175美元。碳去除成本因原料而异,木质材料碳去除成本约每吨100美元,计入生物炭中的碳和学习率,减排成本更低。

Charm Industrial首席执行官兼联合创始人彼得·莱因哈特表示,企业寻求碳去除信用履行减排承诺,生物油封存是质量高、具成本效益的方法之一。Charm与爱荷华州立大学接洽,寻求对该系统潜力进行独立详细评估,以验证其碳封存量和经济效益。

姆巴 - 赖特称,该系统与主流的“直接空气捕获”技术相比优势显著,直接空气捕获系统每吨减排成本类似,但建造成本高且无其他优势。莱因哈特表示,姆巴 - 赖特及其同事的技术经济分析将助力企业可靠投资净零组合,为农村地区开辟新收入来源。

更多信息:Pallavi Dubey 等人,《通过可扩展的现场热解和封井系统增强碳去除》,《能源转换与管理》(2025 年)

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