系列| 海洋变化

碳捕集技术

从空气中吸收碳的技术让我们离解决气候变化难题又近了一小步。
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今天,人类的集体活动每年向大气中沉积约500亿吨二氧化碳。所有这些二氧化碳吸收了来自太阳的热量,使整个地球变暖,创造了新的环境,改变了我们所知的生命。

但是,尖端的碳捕捉技术正在让世界顶尖的科学家和工程师更接近解决气候变化之谜。

人类每年向大气中排放约500亿吨二氧化碳。这是造成气候变化危机的一个主要因素。照片由storyblock提供。

如何减少我们的碳足迹

说到气候变化,很多人认为,正如俗话所说,预防是最好的药物。防止二氧化碳进入大气也许是减少碳足迹的最简单的方法之一。

除了种树和种植屋顶花园,更广为人知的应对气候变化的策略包括从一开始就防止温室气体污染物进入大气。这种方法刺激了替代交通工具、清洁能源和更环保的农业实践的使用。

但还有另一个组织致力于消除已经存在的问题。许多科学家报告说,仅仅减少温室气体排放可能还不足以让人类应对气候变化的挑战。

在这一点上,我们可以采取措施防止气候变化变得更糟,但我们不能完全防止问题的发生。因此,科学家们表示,我们需要努力从大气中去除二氧化碳,努力成为碳中和——这意味着我们清除的二氧化碳与我们排放的一样多。

气候变化是一件令人讨厌的事情。这需要人类所有的智慧来帮助我们度过这一刻。


史蒂夫·奥尔德姆,碳工程公司首席执行官

让清洁空气成为现实

从规模上看,手头的任务并不容易。科学家们认为,到本世纪末,我们每年需要消除大约100亿吨二氧化碳。

什么是碳捕捉?

如今,存在着几种从大气中提取二氧化碳的潜在策略,它们被广泛地称为“碳捕获”。这些碳去除策略可分为两类:

电中性的:将提取出来的碳作为一种可重复使用的燃料加以利用。在这个场景中,我们删除的和释放的一样多。

负数:将提取出来的碳长期储存,去除比我们使用的更多的碳。

在化石燃料燃烧的地方,二氧化碳相当集中,简化了捕获过程。然而,在开放的大气中,二氧化碳分子非常分散。这种类型的碳捕获更具挑战性。

碳工程和二氧化碳提取机

对于从事大规模除碳工作的工程师来说,他们的梦想是设计一个闭环系统,在这个系统中,释放的碳可以被当作商品或资源来处理,而不是废物。

这些闭环策略中最著名的被称为“直接空气捕捉”。该策略试图直接从开放的大气中提取二氧化碳,以便利用它。

但是直接的空气捕捉是一个相当昂贵的提议。如果能以每吨150美元或更低的价格捕获二氧化碳(理想情况下会更低),并将其重新用于销售,那么直接空气捕捉将成为一种商业上可行的企业。碳捕获设施将产生足够的收入来支付它们的成本。

2018年,Carbon Engineering在BC省Squamish的试验工厂。照片由Carbon Engineering提供。

现在,加拿大一家名为“碳工程”的公司正在将这一梦想变为现实。他们的二氧化碳提取机用一个大风扇吸入普通空气,推动它通过一系列设备,将气体转化为液体,然后转化为固体,然后再转化为气体,进一步净化。第二个过程是使用过氧化氢,将二氧化碳转化为可燃燃料,可以取代化石燃料出售。

基本上,我们的过程有四个步骤。每一步都将二氧化碳浓缩得更多。第一步是用大风扇,把空气吸进去。它与一种化学物质发生反应并捕获空气中80%的二氧化碳。我们用富含二氧化碳的溶液,沉淀出固体碳酸钙颗粒。我们把这些小颗粒加热,二氧化碳就出来了。你可以用它做两件事。你可以选择把它永久地埋在一个安全的地方。现在你已经降低了二氧化碳的总体水平,这是负碳的,或者你可以从中生产产物。

史蒂夫·奥尔德姆,碳工程公司首席执行官

到目前为止,碳工程公司已经将碳提取的成本降低到每吨二氧化碳94美元因此,这在经济上是可行的。在未来,碳工程公司希望建立一个商业设施,可以捕捉一百万吨每年二氧化碳的排放量。这大约是我们每年排放的碳量的0.002%。

直接空气捕捉技术被设计用于任何地方,而不是只专注于碳排放的地方,比如发电厂或工厂。碳工程公司表示,由于世界各地的资源、地质特征和经济诱因不同,这种方法使他们的方法具有高度的适应性。

新技术的无限潜力

将大气中的二氧化碳转化为商业燃料只是这项技术的一个潜在应用。在适当的经济激励下,这种技术可以产生净负面的情景,在这种情景中,碳只是被埋起来了。

我们刚刚宣布了我们在德克萨斯州的第一个大型工厂。我们预计这将是一个一百万吨的大气二氧化碳工厂。这相当于一株植物有1400万棵树。

史蒂夫·奥尔德姆,碳工程公司首席执行官

碳工程的科学家们正致力于开发更多利用碳的设施,比如利用碳来帮助德克萨斯西部的石油开采,这是一个净负碳过程。

通过碳捕获,碳工程能够将二氧化碳转化为商业产品,如上图所示的合成原油。这有可能使这些工厂成为商业上可行的企业。

现在,出售提炼出来的碳可以为这项成熟技术的发展提供资金。最终,碳工程公司希望转变成一种模式,将其掩埋是唯一的选择。

但是,现在还不要回到以前那种随意喷洒水网的方式。追求这种技术也可能对人类的生存造成威胁。如果社会认为二氧化碳排放没有后果,基于未来技术将拯救我们的假设,它可能会对我们的气候反应产生不利影响。

碳捕捉可能不是气候变化问题的最后一块拼图,但它是解决危机的众多必要解决方案之一。碳去除可以让我们重新利用已经排放的碳,让人类有机会以最有效的方式应对气候变化。

最终,碳捕捉将为我们赢得时间,我们将建设一个更可持续的世界。

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