美國地質(zhì)學(xué)家研究廢棄煤礦地?zé)釢摿?/p>

俄亥俄州有數(shù)千座廢棄煤礦，這些煤礦將酸性污染物排放到附近的水道中，已成為公共安全和環(huán)境的危害。

俄亥俄大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家迪娜·洛佩茲說:“我們在俄亥俄州有一個(gè)可怕的遺產(chǎn)，礦井的酸性廢水破壞了溪流的生命。”她研究這個(gè)問題已超過十年。

洛佩茲長期研究美國和薩爾瓦多的地?zé)崮?/strong>相關(guān)問題。她開始探索透水煤礦的可能性。這些礦山一般不會(huì)出現(xiàn)酸性排水問題，因?yàn)檠鯕獠粫?huì)與硫化物發(fā)生反應(yīng)。俄亥俄州有很多這樣的地方。

地?zé)嵯到y(tǒng)利用地下穩(wěn)定的溫度，通常通過一個(gè)閉環(huán)管道循環(huán)流體，在地下與地面建筑物之間循環(huán)運(yùn)行。在冬天，流體經(jīng)過地下時(shí)被加熱。在夏天，情況正好相反。

地質(zhì)學(xué)家馬代拉-馬托雷爾在讀研究生時(shí)，在估算一座透水煤礦的地源熱泵能量潛力時(shí)，曾與洛佩茲等人合作。10月，她在美國地質(zhì)學(xué)會(huì)2020年會(huì)議上介紹了這項(xiàng)研究。

這個(gè)俄亥俄州雅典市和平原之間的研究礦井，位于地表以下約99米處。這是該州131個(gè)古老的、大部分被水淹沒的廢礦之一，洛佩茲的前研究生約書亞·理查森曾將其定為地?zé)崮苌a(chǎn)的候選煤礦。其他具備潛力的礦址總數(shù)達(dá)到147個(gè)，遍布在俄亥俄州的21個(gè)縣內(nèi)。

馬代拉-馬托雷爾說：“有那么多被遺棄的，完全沒用的廢礦。他們只是在占用空間。”雖然俄亥俄州有更多的煤礦，但地?zé)崮芾玫目尚行孕枰紤]地理位置上接近潛在用戶。由于存在塌陷的可能，各種設(shè)施不可能建在礦井上方。另一方面，“五英里以外的礦井基本是沒用的。”馬德拉-馬托雷爾說。隨著與礦井距離的增加，管道系統(tǒng)的成本也會(huì)增加，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致熱量或冷氣的損耗。

研究的礦井距離雅典市的一所高中和俄亥俄大學(xué)校園的幾棟建筑都很近。在她的研究中，她對她所研究的礦井附近現(xiàn)有的地下水測量了溫度和流量。這些數(shù)據(jù)使她能夠模擬出地下礦井的水流。

馬德拉-馬托雷爾總結(jié)說，這個(gè)礦井“絕對”是一個(gè)有價(jià)值的能源來源。她說，熱交換系統(tǒng)不足以滿足整個(gè)俄亥俄大學(xué)，但它可以完全取代其中幾座建筑的供暖和制冷。“進(jìn)一步的研究將可以得出結(jié)論，看看高中是否也能受益，因?yàn)樗且粋€(gè)較小的建筑，而且距離礦井也非常接近。”

到目前為止，這項(xiàng)工作主要是學(xué)術(shù)性的，目前還不清楚俄亥俄大學(xué)或高中是否會(huì)推進(jìn)這一項(xiàng)目。大學(xué)已經(jīng)承諾但要到2075年才能實(shí)現(xiàn)碳中和。其他學(xué)校和大學(xué)的研究人員也一直在研究減少碳足跡的途徑或如何實(shí)現(xiàn)碳中和。

“該州有巨大的地?zé)釢摿Α?rdquo;俄亥俄州自然資源部的地質(zhì)學(xué)家弗蘭克·福吉特說。地?zé)崮艿淖阚E與大型的燃煤電廠、燃?xì)怆姀S、核電站、油井甚至太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠相比是非常小的。福吉特說，目前俄亥俄州的地?zé)崮苤饕鳛樽≌椭行驮O(shè)施的供暖與制冷，如醫(yī)院、大學(xué)宿舍和倉庫等。

福吉特說，洛佩茲、馬德拉-馬托雷爾和理查森的工作提供了對透水礦井的地質(zhì)和能源潛力提供了重要見解。然而，還有許多工作要做，尤其是在了解巖土工程方面的挑戰(zhàn)。這包括建立選址標(biāo)準(zhǔn)、水化學(xué)分析和考慮對周圍地層的可能影響，包括化學(xué)、熱效應(yīng)和沉降可能。

盡管如此，福吉特說，“利用透水廢棄地下礦井具有很大的潛力。這些礦井規(guī)模大，有效換熱容積很大。同樣重要的是，許多老煤礦“在煤炭生產(chǎn)高峰時(shí)期都曾緊鄰經(jīng)濟(jì)中心的社區(qū)。”

(編譯/中國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 鄭帆)