中國獨立研發的二氧化碳運輸船，不僅可以實現全航程“零碳”運行，還可以將二氧化碳“吃”進“肚子”裡，並運輸到固定地點封存。那麼，什麼是二氧化碳運輸船？人們是如何“捕捉”二氧化碳，又怎樣將它“吃”掉的呢？
（圖源：《知識就是力量》雜志）
何為二氧化碳運輸船？
二氧化碳運輸船是為瞭在低溫和高壓下，有效將液化二氧化碳運輸到儲存或使用地點而建造的。即捕捉二氧化碳→用船舶存儲和運輸二氧化碳→將二氧化碳運輸到固定的深埋地點進行封存，從而達到減排、凈化空氣的效果。
1999年，荷蘭的一傢船廠就建造瞭全球首艘二氧化碳運輸船。隨著全球碳減排行動的逐步推進，對二氧化碳運輸船的需求也在逐漸增長。
船隻制造有講究
從技術角度來看，二氧化碳運輸船的開發難度不算很大。因為二氧化碳的液化溫度與液化石油氣（簡稱LPG）類似，前者零下37攝氏度，後者零下33攝氏度，兩者存在很強的技術通用性。但由於二氧化碳存在三相點的“變臉”問題（即在一定溫度下可以實現液態、氣態、固態3種形態的隨意轉換），如何確保運輸過程中二氧化碳的穩定性，成為擺在建造二氧化碳運輸船面前的最大問題。
二氧化碳是以液態形式封存在船上儲罐內，再進行運輸的。但由於海上極端天氣頻繁，甲板溫度的過高或過低，都容易影響到艙內二氧化碳的“形態”。一旦艙內溫度變成零下56攝氏度，那麼就觸及瞭二氧化碳的三相點，即固、液、氣態共存的溫度點。舉個例子，船上存儲罐可以承受1∶200的氣態液態比例，但如果二氧化碳突然氣態或固化，會使存儲罐承受過高的壓力；同時如果二氧化碳再次從氣態或固態變為液態時，又極易出現蒸發或介入雜質，從而影響船舶運輸的安全性。
因此，精確控制艙內溫度和壓力是二氧化碳運輸船最大的技術難點。中國江南造船廠研發建造的二氧化碳運輸船所采用的液壓艙，能很好地解決這個難點。這種液壓倉是半冷半壓式C型艙（通過壓力+低溫的雙模式，提高艙內的液壓效率），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，即使出現三相點，該船的液貨艙也能夠將固化和氣態的二氧化碳再安全地變回液態；或者，即便二氧化碳出現氣態和固化，儲罐都可以承受住由此帶來的壓力變化，繼續實現安全運輸。
二氧化碳運輸船的 “胃” ——半冷半壓式C型艙（圖源：《知識就是力量》雜志）
二氧化碳捕捉、固定有方法
二氧化碳運輸船的主要用戶是沿海的電廠等，因為它們在發電過程中會產生大量二氧化碳。但是，二氧化碳是不可以直接排放的，國傢對此有相關的嚴格標準。在對電廠產生的二氧化碳進行捕捉後，一般會采取冷壓的模式，即利用裝置，通過低溫將二氧化碳冷卻成液態或者固態,然後將其運走，運達封存地之後需要對二氧化碳進行固定。
全球的研發者正在對碳捕捉、碳固化進行多種嘗試和操作，這些技術手段包括生物、物理、化學的吸收方法，和礦石碳化、海水固碳、礦井封存等固定方法。
化學吸收法是目前工業中應用最廣泛的二氧化碳捕捉方法，即采用化學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單易操作，隻要將二氧化碳註入深海即可。而礦石碳化的可操作性不強，因為要利用存在於天然矽酸鹽礦石中的堿性氧化物（例如碳酸鎂和碳酸鈣等）將二氧化碳轉化為穩定的無機碳酸鹽，存在反應速率低、反應條件苛刻、產物附加值低等問題。
每艘船都將獨一無二
未來的每艘二氧化碳運輸船都是定制款。因為要根據海上接收二氧化碳相關設施設備，同時根據所註入海底的深度所對應的壓力壓強等，來設計和建造船上二氧化碳儲罐中的接收端。
二氧化碳運輸船與海上接收設備示意圖（圖源：《知識就是力量》雜志）
如果二氧化碳註入的海底深度淺，那麼二氧化碳儲罐在卸貨時，所需要應對的壓力相對來說小一點，但如果二氧化碳註入的海底深度達到3000米以下，那麼二氧化碳儲罐在卸貨時，其接口端所應對的壓力，肯定就要大很多。所以，每艘二氧化碳運輸船都是根據二氧化碳打入海底的深度，來定制每艘船的儲罐接口端，以此實現該船的個性化研發和建造。
二氧化碳與海水隔離百萬年
通過船舶將二氧化碳運輸到海上封存設施具有更大的靈活性，特別是在具備多個海上接收設施的情況下。隨著二氧化碳捕集量的增長，在某些情況下，船舶運輸在成本上還可以與管道相媲美，尤其是需要長距離運輸、自身封存資源有限的國傢可能更需要這種方式。
如果方法得當，其中的某些技術可以將大氣中的二氧化碳與海水隔離幾百萬年。有些技術還可能會產生協同效益，減少海洋酸化相關的影響。但如果海底碳存儲方法使用不當，則會影響海洋的化學、物理和生態過程，進而加強海洋酸化，損害海洋生態系統。隨著科學技術的發展，這一隱患在未來也許會被解決。
全球變暖是目前國際社會密切關註的環境問題之一。在各種溫室氣體中，二氧化碳對升溫影響最大，二氧化碳運輸船的出現也許能為緩解全球變暖提供新助力。
撰文| 趙蕓
責任編輯 | 張麗靜 嶽煥琦
運營編輯 | 嶽煥琦
質量審核 | 業蕾
❖ 文章來源：《知識就是力量》雜志 ❖
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