中國(guó)獨(dú)立研發(fā)的二氧化碳運(yùn)輸船，不僅可以實(shí)現(xiàn)全航程“零碳”運(yùn)行，還可以將二氧化碳“吃”進(jìn)“肚子”里，并運(yùn)輸?shù)焦潭ǖ攸c(diǎn)封存。那么，什么是二氧化碳運(yùn)輸船？人們是如何“捕捉”二氧化碳，又怎樣將它“吃”掉的呢？

（圖源：《知識(shí)就是力量》雜志）

何為二氧化碳運(yùn)輸船？

二氧化碳運(yùn)輸船是為了在低溫和高壓下，有效將液化二氧化碳運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)存或使用地點(diǎn)而建造的。即捕捉二氧化碳→用船舶存儲(chǔ)和運(yùn)輸二氧化碳→將二氧化碳運(yùn)輸?shù)焦潭ǖ纳盥竦攸c(diǎn)進(jìn)行封存，從而達(dá)到減排、凈化空氣的效果。

1999年，荷蘭的一家船廠就建造了全球首艘二氧化碳運(yùn)輸船。隨著全球碳減排行動(dòng)的逐步推進(jìn)，對(duì)二氧化碳運(yùn)輸船的需求也在逐漸增長(zhǎng)。

船只制造有講究

從技術(shù)角度來(lái)看，二氧化碳運(yùn)輸船的開發(fā)難度不算很大。因?yàn)槎趸嫉囊夯瘻囟扰c液化石油氣（簡(jiǎn)稱LPG）類似，前者零下37攝氏度，后者零下33攝氏度，兩者存在很強(qiáng)的技術(shù)通用性。但由于二氧化碳存在三相點(diǎn)的“變臉”問(wèn)題（即在一定溫度下可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)3種形態(tài)的隨意轉(zhuǎn)換），如何確保運(yùn)輸過(guò)程中二氧化碳的穩(wěn)定性，成為擺在建造二氧化碳運(yùn)輸船面前的最大問(wèn)題。

二氧化碳是以液態(tài)形式封存在船上儲(chǔ)罐內(nèi)，再進(jìn)行運(yùn)輸?shù)摹５捎诤Ｉ蠘O端天氣頻繁，甲板溫度的過(guò)高或過(guò)低，都容易影響到艙內(nèi)二氧化碳的“形態(tài)”。一旦艙內(nèi)溫度變成零下56攝氏度，那么就觸及了二氧化碳的三相點(diǎn)，即固、液、氣態(tài)共存的溫度點(diǎn)。舉個(gè)例子，船上存儲(chǔ)罐可以承受1∶200的氣態(tài)液態(tài)比例，但如果二氧化碳突然氣態(tài)或固化，會(huì)使存儲(chǔ)罐承受過(guò)高的壓力；同時(shí)如果二氧化碳再次從氣態(tài)或固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，又極易出現(xiàn)蒸發(fā)或介入雜質(zhì)，從而影響船舶運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

因此，精確控制艙內(nèi)溫度和壓力是二氧化碳運(yùn)輸船最大的技術(shù)難點(diǎn)。中國(guó)江南造船廠研發(fā)建造的二氧化碳運(yùn)輸船所采用的液壓艙，能很好地解決這個(gè)難點(diǎn)。這種液壓倉(cāng)是半冷半壓式C型艙（通過(guò)壓力+低溫的雙模式，提高艙內(nèi)的液壓效率），可提供二氧化碳再液化和液貨艙蓄壓兩種備選方案。也就是說(shuō)，即使出現(xiàn)三相點(diǎn)，該船的液貨艙也能夠?qū)⒐袒蜌鈶B(tài)的二氧化碳再安全地變回液態(tài)；或者，即便二氧化碳出現(xiàn)氣態(tài)和固化，儲(chǔ)罐都可以承受住由此帶來(lái)的壓力變化，繼續(xù)實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸。

二氧化碳運(yùn)輸船的 “胃” ——半冷半壓式C型艙
（圖源：《知識(shí)就是力量》雜志）

二氧化碳捕捉、固定有方法

二氧化碳運(yùn)輸船的主要用戶是沿海的電廠等，因?yàn)樗鼈冊(cè)诎l(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳。但是，二氧化碳是不可以直接排放的，國(guó)家對(duì)此有相關(guān)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)電廠產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕捉后，一般會(huì)采取冷壓的模式，即利用裝置，通過(guò)低溫將二氧化碳冷卻成液態(tài)或者固態(tài),然后將其運(yùn)走，運(yùn)達(dá)封存地之后需要對(duì)二氧化碳進(jìn)行固定。

全球的研發(fā)者正在對(duì)碳捕捉、碳固化進(jìn)行多種嘗試和操作，這些技術(shù)手段包括生物、物理、化學(xué)的吸收方法，和礦石碳化、海水固碳、礦井封存等固定方法。

化學(xué)吸收法是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的二氧化碳捕捉方法，即采用化學(xué)吸附劑吸收化石燃料燃燒廢氣中的二氧化碳，或者采用膜分離法分離尾氣提純二氧化碳。

從固定方法看，礦井封存方式比較簡(jiǎn)單易操作，只要將二氧化碳注入深海即可。而礦石碳化的可操作性不強(qiáng)，因?yàn)橐么嬖谟谔烊还杷猁}礦石中的堿性氧化物（例如碳酸鎂和碳酸鈣等）將二氧化碳轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)碳酸鹽，存在反應(yīng)速率低、反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)物附加值低等問(wèn)題。

每艘船都將獨(dú)一無(wú)二

未來(lái)的每艘二氧化碳運(yùn)輸船都是定制款。因?yàn)橐鶕?jù)海上接收二氧化碳相關(guān)設(shè)施設(shè)備，同時(shí)根據(jù)所注入海底的深度所對(duì)應(yīng)的壓力壓強(qiáng)等，來(lái)設(shè)計(jì)和建造船上二氧化碳儲(chǔ)罐中的接收端。

二氧化碳運(yùn)輸船與海上接收設(shè)備示意圖
（圖源：《知識(shí)就是力量》雜志）

如果二氧化碳注入的海底深度淺，那么二氧化碳儲(chǔ)罐在卸貨時(shí)，所需要應(yīng)對(duì)的壓力相對(duì)來(lái)說(shuō)小一點(diǎn)，但如果二氧化碳注入的海底深度達(dá)到3000米以下，那么二氧化碳儲(chǔ)罐在卸貨時(shí)，其接口端所應(yīng)對(duì)的壓力，肯定就要大很多。所以，每艘二氧化碳運(yùn)輸船都是根據(jù)二氧化碳打入海底的深度，來(lái)定制每艘船的儲(chǔ)罐接口端，以此實(shí)現(xiàn)該船的個(gè)性化研發(fā)和建造。

二氧化碳與海水隔離百萬(wàn)年

通過(guò)船舶將二氧化碳運(yùn)輸?shù)胶Ｉ戏獯嬖O(shè)施具有更大的靈活性，特別是在具備多個(gè)海上接收設(shè)施的情況下。隨著二氧化碳捕集量的增長(zhǎng)，在某些情況下，船舶運(yùn)輸在成本上還可以與管道相媲美，尤其是需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸、自身封存資源有限的國(guó)家可能更需要這種方式。

如果方法得當(dāng)，其中的某些技術(shù)可以將大氣中的二氧化碳與海水隔離幾百萬(wàn)年。有些技術(shù)還可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效益，減少海洋酸化相關(guān)的影響。但如果海底碳存儲(chǔ)方法使用不當(dāng)，則會(huì)影響海洋的化學(xué)、物理和生態(tài)過(guò)程，進(jìn)而加強(qiáng)海洋酸化，損害海洋生態(tài)系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一隱患在未來(lái)也許會(huì)被解決。

全球變暖是目前國(guó)際社會(huì)密切關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。在各種溫室氣體中，二氧化碳對(duì)升溫影響最大，二氧化碳運(yùn)輸船的出現(xiàn)也許能為緩解全球變暖提供新助力。

撰文| 趙蕓

責(zé)任編輯 | 張麗靜 岳煥琦

運(yùn)營(yíng)編輯 | 岳煥琦

質(zhì)量審核 | 業(yè)蕾

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