碳捕获和封存(以下简称CCS)是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程。CCS主要由捕获、运输、封存三个环节组成。
碳捕获
CO2的捕获，指将CO2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩的过程。
对于大量分散型的CO2排放源是难于实现碳的收集,碳捕获的主要目标是化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等CO2的集中排放源。目前针对化石燃料电厂的捕获分离系统主要有三种，即燃烧后捕获系统、燃烧前捕获系统和氧化燃料捕获系统。
CO2捕获已经在一些工业应用中采用,马来西亚一家工厂采用化学吸附工艺,每年从燃气电厂的烟道气流中分离出0·2×106t的CO2,用于尿素生产。美国北达科他州煤气化工厂采用物理溶剂工艺,每年从气流中分离出3·3×106t的CO2,用于生产合成天然气,捕获的一部分CO2用于加拿大的强化采油项目。
碳运输
CO2的运输,指将分离并压缩后的CO2通过管道或运输工具运至存储地。第一条长距离的CO2输送管道于20世纪70年代初投入运行。在美国,有超过2, 500公里的CO2输送管道,通过这些管道,每年有大约40×106t的CO2被运输到德克萨斯州用于强化采油。
碳封存
CO2的存储,指将运抵存储地的CO2注入到如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海床以下的地质结构中。
这个过程涉及许多在石油和天然气开采和制造业中研发和普遍应用的技术,如用泵向井下注入CO2,并通过在井底部的凿孔或筛子使CO2进入岩层。
此外CO2回注油田可以提高采油率,在煤层中注入CO2,可以回收煤层气,这个过程也就是通常所说的强化采油(EOR)和强化采煤层气(ECBM)。目前有三个工业规模(大于1×108tCO2/a)的项目在采用这种技术:北海的斯莱普内尔(Sleipner)项目、加拿大的韦本(Weyburn)项目和阿尔及利亚的萨拉赫(Salah)项目。
