碳地質封存技術介紹(7):可能風險與應變措施

 
2017/09/08 林子耕 | 國立成功大學資源工程學系     103
 

自十八世紀工業革命以來,二氧化碳的大量排放對地球的環境、氣候造成了巨大的衝擊,如今溫室氣體的減排,已是世界各國都要面臨的重大問題。我國在2009年正式將CCS(碳捕集與封存,Carbon Capture and Storage)技術列入重點發展,至今也是《第二期能源國家行計畫》(NEPII)減碳淨煤主軸的首要目標之一。

碳捕獲與封存技術,大至上可以分為二氧化碳的捕集,以及封存兩大主軸。透過現有的石油工程技術,我們可以將捕集到的二氧化碳,注入適當的地質構造中,將二氧化碳穩定的封存在岩層的孔隙之中,達到二氧化碳減排的目的,但是將二氧化碳打入原先穩定的地層岩石孔隙中,並不是完全安全無虞的,二氧化碳進入岩層中會造成岩石孔隙壓力增加,影響到原先穩定的地層岩力狀態,並有可能造成微地震,甚至是二氧化碳洩露的危險。經過科學家的研究證實,因為注入二氧化碳而導致的地震大小,會在芮氏規模2.9以下,這對於位於板塊活動旺盛的台灣地區可以說是家常便飯、不足為慮,但二氧化碳的洩露就有可能造成相當的影響,不得不謹慎應對。

 

二氧化碳的洩漏

 

二氧化碳的洩漏若在狹小的密閉空間中,高濃度的二氧化碳會使人類窒息,嚴重則會導致死亡,但若是在開放空間中,二氧化碳的濃度則很快就會被周圍的空氣稀釋,對人類影響微乎其微。若高濃度的二氧化碳溶解入大海中,則會導致海水pH值降低,影響海洋生態,但是通常影響範圍有限,且若無持續性的二氧化碳溶解入水中,高濃度的二氧化碳,很容易就能被持續的海洋流動所稀釋,生態系統也會快速恢復。若是二氧化碳移棲到地下水層,則會造成地下水的酸化,連帶有可能導致酸化的地下水侵蝕岩石,間接形成空洞,但二氧化碳地質封存的地層,通常會遠遠低於地下水層,因此二氧化碳移棲到地下水所在地層的機會極低,且在完成二氧化碳注入井後,套管外會以水泥密封,避免二氧化碳進入其他地層之中。

 

可能洩漏位置

 

二氧化碳地質封存的地層位於地下幾千公尺之深,即便是921大地震也無法使地下數千公尺之下的油氣構造造成洩露,同理可證二氧化碳地質封存可以說是安全無虞,洩漏的可能性比較有可能來自於注入井,或是鄰近的斷層等地質構造。在選定二氧化碳地質封存場址時,對其地質構造進行性質評估;在注入工程開始後,更會有監測系統,即時監控封存之情形,以及附近大氣與土壤中的二氧化碳濃度,一旦發現有洩露的可能則會立即停止二氧化碳注入,封閉封存井且通知相關主管當局,並在必要時進行人員撤離。由於二氧化碳洩露災害,主要得依賴安全監控系統來發現,因此必須是先制訂好相關矯正措施,並與當地居民做足溝通,才在災害來臨時,將傷害降到最低。

 

由於其封存構造的深度與地質特性,二氧化碳地質封存所造成的二氧化碳洩露幾乎不可能發生,但仍有一定的不確定性,如:西非喀麥隆尼歐斯湖的二氧化碳外洩災害,其中的風險就應該透過「風險管理」的方式,將風險可能帶來之危害降到最低。透過對潛在風險的辨識、分析、評估,預先制訂應變策略,並繪製災害潛勢圖,在降低風險發生的機率之餘,同時建立起緊急應變的系統,將損失降到最低。

 

根據科學研究,二氧化碳地質封存可以說是一種極為安全的減碳技術,造成災害的機率極低。但不論可能的細微二氧化碳洩露,是否會對生物造成影響,若好不容易捕集到的二氧化碳又洩露重回大氣層中,豈不是勞民傷財、白忙一場,因此各種事先的風險評估、災害預防措施,以及安全監測系統都十分重要。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪

 
 
 
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