澳大利亞煤礦利用甲烷排放進行發電-彭博社
James Fernyhough
澳大利亞安格洛美洲公司莫蘭巴北煤礦的一口地下煤層氣井。
攝影師:Patrick Hamilton/Bloomberg 安格洛美洲公司的莫蘭巴北煤礦是澳大利亞最大的污染源之一。同時,它也被譽為化石燃料行業的潛在氣候榜樣。這是因為總部位於倫敦的安格洛公司通過一系列井筒和管網從地下煤層中捕獲甲烷——一種比二氧化碳更具有温室效應的氣體,並將這種燃料供應給附近的住宅和企業,用於為電網生產電力。
這是煤礦企業成功部署技術的罕見例子,而氣候行動的倡導者堅稱這對於應對地球變暖的主要來源至關重要。澳大利亞主導了鍊鋼用煤的供應,是100多個國家中籤署了一項協議,承諾到2030年將全球甲烷排放量削減至2020年水平以下30%的國家之一。為了實現這一目標,該國必須找到一種減少煤礦甲烷釋放的方法,這種甲烷佔該國總甲烷排放量的近三分之一。
安哥洛估計,它捕獲了原本會從其礦井中泄漏出的甲烷的42%多一點。它認為這種方法可以使使用其煤炭對氣候意識強烈的客户和投資者更具吸引力。安哥洛澳大利亞業務首席執行官丹尼爾·範德·韋斯特海森表示:“如果你相信鍊鋼煤有長期未來——我們相信——那麼我們基本上認為我們必須成為這項資產的負責任運營者。我們認為我們在這裏所做的事情是領先的。”
安哥洛澳大利亞首席執行官丹尼爾·範德·韋斯特海森(右)與莫蘭巴北煤礦控制器斯科特·瑞安交談。攝影師:帕特里克·漢密爾頓/彭博社煤礦是甲烷的主要排放源,甲烷是一種温室氣體,在20年內的温室效應大約是二氧化碳的80倍。(因為甲烷在大氣中存在的時間較短,所以在100年內,這個倍數降至大約30倍。)根據國際能源署的數據,自工業革命以來,全球温度上升的近三分之一是由甲烷造成的。
國際能源署估計,去年全球煤礦泄漏了4000萬噸甲烷到大氣中。根據國際能源署的數據,在澳大利亞——鍊鋼用冶金煤的最大出口國——煤礦每年排放大約170萬噸甲烷。(計算鍊鋼和發電用熱煤,澳大利亞是繼印度尼西亞之後最大的煤炭出口國。)雖然從煤礦捕獲甲烷並燃燒會產生碳排放,但與讓甲烷泄漏出去相比,對氣候的破壞要小得多。
澳大利亞不要求公司捕捉或減少它們的甲烷排放,但這種情況可能很快會改變。正在議會討論的一項政策將要求礦業公司採取更多措施來遏制排放。在歐盟,新的甲烷規定包括逐步淘汰煤礦的燃燒和排放,超過一定閾值,並要求礦山測量和報告排放。中國負責全球一半煤礦甲烷排放,但目前沒有限制這些排放的政策,儘管北京政府表示正在制定相關政策。
安格洛公司於2006年在昆士蘭中部的德國溪煤礦首次開始捕捉甲烷以提高安全性,並於2008年和2016年將這一做法擴展到莫蘭巴北煤礦和格羅斯文煤礦。地下氣體的高濃度增加了爆炸風險。2020年,公司的格羅斯文煤礦發生了一起嚴重的由甲烷引發的爆炸,造成五名工人嚴重燒傷。捕捉甲烷已成為公司環境政策的重要支柱;該公司計劃到2040年將其運營的直接排放降至零。
莫蘭巴北攝影師:Patrick Hamilton/Bloomberg在昆士蘭東北部的莫蘭巴北,隨着礦山的開採,甲烷不斷被收集。每當安格洛準備開闢礦山新區域時,其甲烷捕捉設備會鑽入煤層,吸收殘留水分,並在氣體逸出時收集氣體。最初捕獲的優質天然氣在國內市場上銷售,而後來在過程中提取的低質量氣體——其中還含有氮氣、二氧化碳和其他氣體——則為EDL公用事業公司全天候運行的附近發電設施提供動力。來自該礦山和安格洛公司擁有的另外兩個礦山的氣體產生的電力足以為近10萬户家庭供電。
在澳大利亞, 力拓公司 也利用其地下煤礦的甲烷發電——儘管它也經營不使用類似減排措施的露天礦坑,而在法國,一家名為 法國能源公司 已經將從廢棄煤礦中捕獲甲烷作為商業模式。
力拓估計其在澳大利亞的甲烷捕獲運營每年可阻止釋放約550萬噸CO2當量—這是用來比較 各種温室氣體 的一種度量單位。雖然力拓表示正在研究在其兩個露天礦或“露天開採”作業中捕獲甲烷的潛力,但尚未承諾這樣做。
Glencore表示自2010年以來,通過將甲烷轉化為電力或在其地下煤礦處燃燒廢氣,已減少了相當於3800萬噸CO2的甲烷排放。力拓集團也表示,在澳大利亞的地下煤礦進行了一些甲烷捕獲,但沒有提供減排規模的細節。這兩家礦業巨頭都沒有從露天礦捕獲甲烷,但像力拓一樣,它們表示正在研究其潛力。
根據政府數據,澳大利亞近80%的煤礦是露天開採的。通過在開採開始前從煤層中排放一些甲烷是可能的,但由於露天作業的爆炸風險很小,澳大利亞礦工不會花費時間和金錢來做這件事。一旦露天礦開始運營,捕獲甲烷就不那麼簡單了。力拓和Glencore都表示,目前還沒有商業技術可以捕獲從露天礦逃逸的甲烷—在挖掘過程中被稱為逃逸排放。在2020年的 氣候變化報告中,BHP表示正在與研究人員合作評估利用甲烷耗氧細菌作為地下和露天煤礦甲烷減排的生物過濾器的可行性。
在澳大利亞昆士蘭州的安格洛關閉的Grasstree煤礦附近觀測到的甲烷排放,日期為1月19日。來源:NASA/JPL-Caltech即使在地下礦井,甲烷捕集也並非沒有問題。根據公開數據,NASA的EMIT傳感器,在國際空間站上,於1月19日觀測到了安格洛關閉的地下Grasstree煤礦附近的大量温室氣體雲。該公司表示,一天前在現場的燃氣發電廠發生了“輕微”的泄漏,但拒絕量化排放量。
解決煤炭行業甲烷問題的一種方法是迫使最髒的礦井關閉,但在澳大利亞,這將面臨阻力,因為該行業已深入經濟、文化和政治。試圖規範煤炭或提前關閉礦井已經導致政治生涯的終結。另一個關鍵問題是,與發電領域不同,那裏有許多比煤炭更清潔的替代品,用於鍊鋼的燃料替代品尚未完全發展,而鋼鐵是風力渦輪機、電動汽車和電力網絡所需的關鍵材料。像使用氫氣代替煉焦煤這樣的創新可能還需要幾十年才能真正實現商業規模。
總部位於倫敦的非營利氣候研究組織Ember表示,安格洛在其地下煤礦中採取了正確的方法,甲烷捕集應該在整個行業範圍內被法律強制執行,包括在新的露天礦開始運營之前排放氣體。通過在其他地下場地捕獲甲烷,Ember估計到2030年澳大利亞的煤礦排放量可以減少近一半,年度成本為5億澳元(3.37億美元)。Ember的氣候政策顧問安妮卡·雷諾茲表示:“對我們來説,煤礦甲烷是一個容易的勝利,為我們提供更多時間來解決像農業這樣難以減排的部門。”他們表示,沒有大膽的政策就不會發生任何事情。
澳大利亞工黨政府於2022年5月上台,正試圖制定一項法律,如果排放量超過一定水平,將迫使大型排放者購買碳抵消措施。雷諾茲表示,這並不是適合煤礦甲烷的減緩方法。碳抵消依賴於樹木種植或其他需要很長時間才能將二氧化碳從大氣中去除的自然方法,而煤礦甲烷的壽命較短,且比碳的效力更高。
雷諾茲提出了一項專門針對甲烷的政策。雖然他們表示新的煤礦應該被禁止,但政府已經排除了這種可能。他們建議,對現有地點進行甲烷減緩的強制性投資可以被視為一個機會,而不是成本。雷諾茲表示:“這項法規的結果將是對煤礦社區的重大投資。”“這幾乎是一個雙贏局面。”—與**亞倫·克拉克
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