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從空氣中直接吸收二氧化碳“冷卻”地球( 二 )

小知識(shí)科普氣候變化需要儲(chǔ)存排放吸收是有地球反應(yīng)捕獲


不切實(shí)際的想法？
“直接空氣捕獲”的科學(xué)原理很簡(jiǎn)單 ， 目前已有若干方法可以做到這一點(diǎn) 。 Carbon Engineering公司的系統(tǒng)是利用風(fēng)扇 ， 將二氧化碳含量為0.04%的空氣經(jīng)過(guò)濾器吸入氫氧化鉀溶液中 。 氫氧化鉀是一種腐蝕性化學(xué)物質(zhì) ， 俗稱苛性鉀 ， 可用于制造肥皂及其他含鉀的化學(xué)物質(zhì) 。 氫氧化鉀從空氣中吸收二氧化碳后 ， 溶液通過(guò)管道輸送到另一個(gè)反應(yīng)室 ， 與氫氧化鈣（建筑用石灰）混合 。 這些石灰會(huì)吸收溶解的二氧化碳 ， 形成小片的石灰石 。 將這些石灰石薄片篩掉之后 ， 剩余物質(zhì)被輸送至第三個(gè)反應(yīng)室——稱為分解爐——進(jìn)行加熱 ， 直到分解釋放出可被被捕獲并儲(chǔ)存的純二氧化碳 。 在每個(gè)階段 ， 剩余的化學(xué)殘留物都會(huì)在過(guò)程中被回收 ， 形成一個(gè)封閉的、不斷重復(fù)的反應(yīng) ， 不產(chǎn)生任何廢料 。
在全球碳排放持續(xù)上升的背景下 ， 如果沒(méi)有這樣的干預(yù)措施 ， 想要實(shí)現(xiàn)1.5攝氏度的氣候目標(biāo)將極為困難 。 阿杰伊·甘比爾是帝國(guó)理工學(xué)院格蘭瑟姆氣候變化研究所的高級(jí)研究員 ， 也是2019年一篇關(guān)于DAC如何緩解氣候的論文作者之一 ， 他說(shuō)：“如果沒(méi)有直接空氣捕獲 ， 就可能發(fā)生各種各樣難以預(yù)料的情況 ， 我們將很難實(shí)現(xiàn)巴黎協(xié)定的目標(biāo) 。 ”
IPCC確實(shí)提出了一些不依賴于直接空氣捕獲的氣候穩(wěn)定模型 ， 但這些模型對(duì)于能源效率提高和人類行為改變意愿的假設(shè)太不切實(shí)際了 。 我們已經(jīng)過(guò)了需要減排的階段 ， 未來(lái)將越來(lái)越依賴DAC 。
直接空氣捕獲遠(yuǎn)非從大氣中提取碳的唯一方式 。 我們也可以通過(guò)改變土地使用方式來(lái)自然除碳 ， 比如恢復(fù)泥炭地 ， 或者種植森林——這也是最普遍的做法 。 但些過(guò)程都十分緩慢 ， 而且需要大量寶貴的土地 。 據(jù)估計(jì) ， 如果新種植森林的面積與美國(guó)相當(dāng) ， 那么在這一過(guò)程中 ， 食品價(jià)格將推高5倍 。 就樹(shù)木而言 ， 它們對(duì)碳的去除效果是有限的 ， 因?yàn)闃?shù)木最終會(huì)死亡并釋放出所儲(chǔ)存的碳 ， 除非可以在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中進(jìn)行砍伐和燃燒 。
如果不依靠植物 ， 而是使用諸如DAC這樣的技術(shù)來(lái)去除二氧化碳 ， 面臨的挑戰(zhàn)同樣巨大 。 甘比爾在論文進(jìn)行了計(jì)算 ， 發(fā)現(xiàn)如果要追上目前全球二氧化碳排放——每年360億噸——的步伐 ， 就需要建造3萬(wàn)個(gè)大規(guī)模的DAC工廠 ， 是今天世界上運(yùn)行的燃煤電廠三倍還多 。 每個(gè)DAC工廠的建設(shè)成本將高達(dá)5億美元 ， 總成本可高達(dá)15萬(wàn)億美元 。
每一個(gè)這樣的碳捕獲設(shè)施都需要配備大量的溶劑來(lái)吸收二氧化碳 。 在一座足夠大的DAC工廠中 ， 如果捕獲100億噸二氧化碳 ， 將需要大約400萬(wàn)噸氫氧化鉀 ， 這相當(dāng)于全世界氫氧化鉀年供應(yīng)量的1.5倍 。
當(dāng)數(shù)以千計(jì)的DAC工廠建成之后 ， 其運(yùn)行也需要大量的電力 。 如果這是一個(gè)每年吸收100億噸二氧化碳的全球性產(chǎn)業(yè) ， 那么將消耗100艾焦（10^18焦耳）的能量 ， 約占全球總能源的六分之一 。 這些能量中的大部分都用于將分解爐加熱到大約800攝氏度 ， 而這對(duì)單一電源而言要求太高了 ， 因此每個(gè)DAC工廠都需要配備燃?xì)鉅t ， 以及現(xiàn)成的天然氣來(lái)源 。
成本問(wèn)題
從空氣中捕獲1噸二氧化碳的成本估計(jì)值相差很大 ， 從每噸100美元到1000美元不等 。 多數(shù)估計(jì)數(shù)據(jù)過(guò)于悲觀 ， 希望寄托于在相關(guān)的工業(yè)過(guò)程廣泛應(yīng)用之后能降低成本 。
一個(gè)更大的問(wèn)題是尋找投資 。 從商業(yè)角度來(lái)說(shuō) ， 拯救世界其實(shí)是一件很難推銷的事情 ， 這似乎很令人難以置信 。 不過(guò) ， 直接空氣捕獲確實(shí)帶來(lái)了一項(xiàng)有價(jià)值的商品：數(shù)千噸壓縮二氧化碳 。 這些二氧化碳可與氫結(jié)合 ， 制造合成碳中性燃料 ， 可以出售或在分解反應(yīng)室的燃?xì)鉅t中燃燒（在那里排放的氣體將被捕獲并再次循環(huán)） 。

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