如果不用挖掘到地上，煤就可以直接轉(zhuǎn)變成可清潔燃燒的氣體的話，人類將會(huì)因此獲得巨大的環(huán)境效益，其中最重要的一點(diǎn)就是可以避免破壞性的采礦過程。

    據(jù)美國麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》雜志近日?qǐng)?bào)道，加拿大阿爾伯塔省政府日前宣布，將投資2.85億加元（相當(dāng)于2.71億美元），幫助卡爾加里的天鵝山合成燃料公司（Swan Hills Synfuels）建設(shè)一個(gè)煤層地下氣化項(xiàng)目。這一項(xiàng)目是世界上目前最深的煤層地下氣化工程。

    在此之前，已有成功將地表下1000米深的煤轉(zhuǎn)化為可清潔燃燒的氣體的技術(shù)范例。不過，因?yàn)樘禊Z山合成燃料公司這一總耗資15億加元的項(xiàng)目計(jì)劃將會(huì)拿地下1400米的煤層“開刀”，還是引起了專業(yè)人士的廣泛關(guān)注。

    煤陰燃分解后可能污染地下水，不過在1400米這樣的深度作業(yè)將減少這一威脅�！拔覀冏鳂I(yè)的煤層和蓄水層之間有800米厚的巖石——這些巖石大部分都是不可滲透的�！碧禊Z山合成燃料公司總裁Doug Shaigec說。

    “而且，如果該技術(shù)能夠到達(dá)更深一些的煤層，人們將能利用更多的化石燃料�！泵绹�加州勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)碳管理項(xiàng)目的Julio Friedmann認(rèn)為。

    該項(xiàng)目將于2015年動(dòng)工，天鵝山合成燃料公司希望屆時(shí)能通過產(chǎn)生的煤氣實(shí)現(xiàn)300兆瓦的發(fā)電能力，同時(shí)每年出售超過130萬噸的二氧化碳。這些二氧化碳可以被石油廠商所利用，最終被封存在油井里。在2020年之前，該項(xiàng)目最終每年將可能儲(chǔ)存1000到2000萬噸的二氧化碳。加拿大一個(gè)工業(yè)企業(yè)聯(lián)盟上月發(fā)表研究報(bào)告稱，這能幫助阿爾伯塔省實(shí)現(xiàn)2020年每年2500萬到3000萬噸的碳捕獲目標(biāo)。

    Shaigec表示，天鵝山合成燃料公司已完成的小規(guī)模測(cè)試保證了這些承諾可以做到。他說，他們?cè)跍y(cè)試中采用定向鉆孔技術(shù)在煤層上打出了兩口井，通過這組相鄰五六十米的井生產(chǎn)出了非常優(yōu)質(zhì)的氣體。

    氧氣先被泵入給料井，煤層被點(diǎn)燃，使得溫度升高到800到900攝氏度，壓力幾乎達(dá)到2000PSI（磅/平方英寸）。在這樣的壓力下，氧氣、碳和鹽水（包括煤層中原有的和通過這口井注入的鹽水）反應(yīng)，形成了一種氣體，其中約1/3是甲烷，2/3是氫氣，同時(shí)雜有一些一氧化碳和二氧化碳。這一混合氣體經(jīng)由相鄰的生產(chǎn)井引出地面，其間一氧化碳被轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳，而所有的二氧化碳都被去除。

    在1400米厚巖石下被擠壓的煤層的滲透性很低，該公司如何做到讓氣體在兩口井之間流動(dòng)，Shaigec對(duì)此守口如瓶。他只透露說：“我們采用機(jī)械手段，在兩口井之間建立充分的交流途徑�！彼�說用的是“標(biāo)準(zhǔn)鉆井、完井和增產(chǎn)技術(shù)”。而所謂標(biāo)準(zhǔn)的頁巖氣增產(chǎn)機(jī)械技術(shù)是指用高水壓使巖石破裂。

    Shaigec說，為了滿足一個(gè)300兆瓦發(fā)電站的需要，大約要建20對(duì)井才能提供充足的合成氣。他們目前還在尋找商業(yè)伙伴來合作建設(shè)這個(gè)發(fā)電站。該發(fā)電站將與傳統(tǒng)的聯(lián)合循環(huán)天然氣發(fā)電站一樣，只會(huì)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)做些細(xì)微調(diào)整來適應(yīng)氫氣和甲烷的混合氣。得益于混合氣中氫氣的高濃度，發(fā)電站每生產(chǎn)一千度的電將只產(chǎn)生250公斤的二氧化碳。對(duì)于這一結(jié)果，Shaigec認(rèn)為他們生產(chǎn)的能源將比阿爾伯塔省傳統(tǒng)天然氣和煤發(fā)電站生產(chǎn)的能源清潔得多，后者每生產(chǎn)1000度電大約要釋放400到1000公斤的二氧化碳。

    天鵝山合成燃料公司的競爭對(duì)手也希望建設(shè)自己的低碳發(fā)電站，但是他們要解決的將是地下水被污染的風(fēng)險(xiǎn)。蒙特利爾的Laurus能源公司正在等待政府許可，希望能點(diǎn)燃其在阿爾伯塔省德雷頓谷一處200米深煤層鉆好的井。阿爾伯塔地質(zhì)調(diào)查局和能源資源保護(hù)局在今年夏天出示的一份評(píng)估認(rèn)為，“人們擔(dān)心該操作可能造成地下水污染”，這種擔(dān)心是一個(gè)潛在的“障礙”。

    Laurus能源公司的首席執(zhí)行官Rebecca McDonald強(qiáng)調(diào)，她的公司所采用的技術(shù)在澳大利亞和南非持續(xù)進(jìn)行了好幾年的燃燒試驗(yàn)，一直很安全。她認(rèn)為問題的關(guān)鍵在于對(duì)地下水進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)過程進(jìn)行管理，以保證周圍土層的水被送入反應(yīng)器且不會(huì)流出。“煤層的負(fù)壓意味著污染物不會(huì)跑出去弄臟地下水�！彼�說。

    天鵝山合成燃料公司預(yù)期，相對(duì)于那些不捕捉碳排放的天然氣和煤發(fā)電站，他們的項(xiàng)目是有競爭力的。Shaigec指出，能否向石油廠商出售二氧化碳將非常關(guān)鍵。他承認(rèn)如果政府出臺(tái)政策給碳定價(jià)將對(duì)他們有利。

    “我們不會(huì)太在意它最終如何成型，只要能看到二氧化碳捕獲和封存項(xiàng)目獲得更公平的競爭環(huán)境就好�！盨haigec說。

來源：科學(xué)時(shí)報(bào)