CCA对可降低加拿大油砂环境影响的技术进行评估

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	CCA对可降低加拿大油砂环境影响的技术进行评估
	赵纪东,杨景宁
	2015-07-15
所属快报	地球科学快报
出版年	2015
期	14
语种	中文
领域	地球科学
栏目	能源地球科学
中文关键词	加拿大 ; 油砂 ; 环境
中文摘要	加拿大的油砂是其经济发展的重要驱动力，同时，在满足全球石油供应方面的作用也越来越重要。这些油砂含有约1 690亿桶沥青，有预测表明，在未来10年其将产生非常显著的环境足迹。为了获得相关问题的最新资料，在加拿大环境部的支持下（Environment Canada），加拿大自然资源部（Natural Resources Canada）要求加拿大科学院理事会（Council of Canadian Academies，CCA）调查现有技术和新技术是否足以降低油砂开发的环境足迹。
情报分析_信息发布时间	2015年6月19日
情报分析_信息来源性质	政府机构
情报分析_信息来源机构	加拿大科学院理事会
情报分析_机构类别	政府机构
情报分析_信息来源国家	加拿大
情报分析_信息类别	会讯
情报分析_研究主题	加拿大油砂环境
情报分析_研究内容	2015年6月19日，加拿大科学院理事会发布研究报告《降低加拿大油砂环境足迹的技术展望》（Technological Prospects for Reducing the Environmental Footprint of Canadian Oil Sands）。该报告评估了3种主要沥青加工活动（露天开采、就地开采、沥青升级）的环境足迹，以及最有潜力降低其对空气、水和土地等的影响的技术，同时，还分析了这些技术在2030年前减少环境足迹的潜力，以及影响这些技术实施的可能因素。总体而言，降低油砂的环境影响是一项长期工作。在短期到中期内，采用现有的相关技术可以降低每桶沥青的环境足迹。但是，没有一项技术可以绝对降低环境足迹。未来，最大的潜力来自新兴技术，但这需要更长的时间。 1 定义并确定油砂的环境影响研究小组主要根据油砂作业及相关资源利用时的排放状况来确定其对环境的影响。这影响包括：①温室气体的排放；②空气污染物，包括硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）的排放，有机化学品的无组织排放和微粒的排放等；③取水和排水过程中的影响（有意和无意）；④尾矿的处理，露天开采时水基沥青提取中的残余副产品；⑤土地的物理扰动，包括栖息地破碎化和固体副产物（如硫和焦炭）的堆存。研究小组对环境影响的评定没有考虑特定的阈值。相反，所持有的观点极具概括性，看到的是油砂活动对环境造成的累积变化，探索的技术和策略是用来减少递增和累积影响。有关油砂对环境影响的主要研究结果如下： 1.1 油砂作业对环境的影响（包括空气、水和土地）是广泛的、显著的和累积的，将随着目前所使用的增产方法而扩大假设在油砂开发中使用目前的技术，由于油砂生产扩大，排放和资源的利用将在几个领域显著增加。这些影响并不总是线性的，也不一定局限于油砂区域。例如，温室气体的排放，包括二氧化碳（CO2）和甲烷，其不同于油砂生产对环境其他方面的影响，其影响是全球性的，而不是局部或区域性的。 1.2 按照目前的趋势，温室气体排放、尾矿处理和相关的土地扰动对环境的影响最显著就目前的技术及相对应的生产水平来说，在未来的10年，来自油砂生产的温室气体排放可能会增加一倍。 2 以减少环境影响为目的，评估各种技术的潜力 2.1 降低温室气体排放的机遇主要集中于就地开采就地开采占油砂生产新增产量的大部分比重，是温室气体排放的主要来源。这主要是由于其使用天然气制造蒸汽，然后将蒸汽注入地下来抽取沥青。根据2014年的预测，到2030年，来自就地开采的温室气体排放量将上升300％，而相比之下，来自露天开采的温室气体排放量将上升85％。这使得就地开采的一个重要焦点就是努力减少温室气体排放，因为它们是能量密集型的，运营商已经尝试用新技术来减少用于提取沥青时必须被蒸发成蒸汽的水量。这些技术包括溶剂的使用、热能（如电力）的替代能源、以及井的改造（例如，真空绝缘管道和流动控制装置）。然而，环保状况的改进可能是渐进的，而非短期到中期的革命性改变。现在正在试行的溶剂辅助技术可使每桶沥青的生产减少10％〜30％的能源使用量，另外，加上其他提高能源效率的措施，可以减少15％〜35％的温室气体排放。最近，几个运营商正在尝试使用以溶剂为基础的技术，这种技术不需要蒸汽，可能潜在地减少与温室气体相关的90％的能源使用量，而且每桶的排放量（CO2当量）远低于美国原油和国际其他原料的平均水平。但是，它们的商业化将受到异质储层质量和成本不确定性、溶剂回收、以及地下水污染的潜在风险的影响，影响的程度取决于所使用的溶剂的类型。有一些技术可以显著减少露天开采的温室气体。使用移动式开采技术（移动破碎设备及油砂矿的表面浆化技术等）是最有前途的。对于沥青升级（bitumen upgrading），行业正在探索多种方案，以提高工艺收益率，但其中的大部分技术减少温室气体排放的可能性很小。运营商也商业化了多种局部升级技术，大大减少或消除了沥青运输中对稀释剂的需求。 2.2 如果现有的新技术被广泛应用，来自油砂作业的主要空气污染物将会减少由于运营商对现有船队进行了改造，美国环境保护局（EPA）对Tier2运输卡车实施了升级，因此来自露天开采的排放将会减少，符合降低NOx排放的标准。Tier2运输卡车预计将减少30％〜50％的NOx的排放量。此外，在采矿作业中，将现有的除尘技术用于运输道路和尾矿堆，可保存矿场及其附近的大量污染物）。 2.2 虽然没有单独一种技术可以解决尾矿流体的回收问题，但是一套技术可提供全面解决方案没有单独一种技术既可以显著减少尾矿的数量，又可以显著增加尾矿流体的固结，使它们可回收。但是，运营商们正在控制一系列技术，并逐渐使这些技术商业化。在特定地质和技术条件下，如果综合运用这些技术，那么其可以成为尾矿管理解决方案中的一组技术，使矿区复垦很快成为可能。 2.4 淡水的使用主要随着露天采矿产量的增长而增加，可以通过更高的效率和水循环来减少淡水使用量，溶剂技术对降低淡水的使用具有最大潜力露天开采是淡水的主要用户，基于溶剂的提取技术可以代替水除去砂中的沥青，潜在地消除了尾矿流体。但是，这些技术正处于发展的初期阶段，关于规模化经营、成本、或溶剂释放的环境影响方面的信息甚少。就地开采的运营商正在通过溶剂辅助技术减少用水强度，而长期使用基于溶剂的技术将进一步减少淡水的使用量。 2.5 对于一些底土层和一些重要的土地利用，复垦技术的有效性并未被证实，未来需要以管理为基础的方法来完善技术省级法规要求被油砂作业干扰的土地被开垦为扰动之前的同等土地。虽然矿山复垦为山地用途（upland use）采用的是一种成熟的技术，但湖泊、湿地和河岸开垦技术仍在发展之中。最终，土地足迹最大程度的减少将需要以管理为基础的方法来配合当前最有前途的技术。对于露天开采，可以通过对受影响排水的处理和使用新的尾矿处理技术（它们的综合使用可以减少尾矿池的大小，增加尾矿的固结，）来减少对土地的扰动，最终加速复垦。 2.6 许多技术会在每桶（沥青）的基础上减少油砂作业对环境的影响，为了以预期速率绝对减少环境影响，需要广泛采用长期转变方法研究小组发现，在短期到中期没有成套技术可绝对减少环境足迹。这涉及各种原因：①预测表明沥青生产将快速增长；②需要时间证明相关技术的有效性；③与尾矿有关的重要技术面临挑战；④新增储量的质量不高；⑤技术的经济可行性。为了绝对减少环境足迹，需要变革性方法和技术来补充目前使用越来越多的以降低影响强度为目的的技术。这些技术包括以溶剂为基础的技术替代水溶剂用于就地开采，这可使生产时温室气体的排放（CO2当量）低于其他原油。 3 油砂技术的快速发展和应用为了加速相关技术的开发及其实践来，研究小组最终取得以下3点认识：（1）最有前途的技术的快速应用所遇到的障碍与资源利用、商业决策和政府政策相关。（2）重新协同创新，专注于环保性能可以加快新技术的开发和应用。（3）当开发步伐和部署对准了油砂开发时，技术可以减少其对环境的最大影响。
原文题名	Technological Prospects for Reducing the Environmental Footprint of Canadian Oil Sands
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文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/179109
专题	地球科学
推荐引用方式 GB/T 7714	赵纪东,杨景宁. CCA对可降低加拿大油砂环境影响的技术进行评估. 2015.

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