捕捉二氧化碳，已經(jīng)到了實(shí)操階段。|圖蟲創(chuàng)意

　　來源 | 科普中國-未來耀科學(xué)

　　在應(yīng)對氣候變化的全球挑戰(zhàn)中 ，減輕碳排已經(jīng)成為世界共識。然而現(xiàn)代工業(yè)不可能離開碳排放，一味強(qiáng)調(diào)減排可能導(dǎo)致正常生產(chǎn)受影響。如何遏制氣候變化？主動出擊“捕捉”二氧化碳，可能是一個(gè)必要手段。碳捕捉具體怎么實(shí)現(xiàn)？目前做到哪一步了？

　　在2021年4月22日的科普中國-未來耀科學(xué)“世界地球日”特別直播中，中國石油大學(xué)非常規(guī)科學(xué)技術(shù)研究院教授彭勃，和北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部李睿博士，對此進(jìn)行了一場硬核科普。

　　為什么難減少碳排？

　　最近兩個(gè)名詞常一起出現(xiàn)，“碳達(dá)峰”和“碳中和”。碳中和是指依靠植樹、減排等各種手段，自己抵消自己產(chǎn)生的碳排放，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對“零排放”。

　　那什么是“碳達(dá)峰”呢？彭勃介紹，“碳達(dá)峰”就是讓國家整體的二氧化碳排放量，到一定時(shí)期，例如到2030年達(dá)到一個(gè)峰值，之后再讓其逐漸減少。

　　為什么不是立即就讓二氧化碳量減少呢？這是因?yàn)?，在發(fā)展過程中，許多行業(yè)會產(chǎn)生不可避免的剛性碳排放。例如鋼鐵行業(yè)，如果在煉鋼過程中將流程縮短，使用廢鋼來代替原本使用的礦石，雖然可以減少碳排，但鋼鐵產(chǎn)能和質(zhì)量都會受到影響。

　　想要提高生產(chǎn)能效，或者調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，都要一步步來，不可一蹴而就。這就導(dǎo)致“碳達(dá)峰”需要花費(fèi)更多時(shí)間。

　　而要想盡快實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，有一個(gè)辦法是將排放出的“碳”重新收集。這是一種很有效的方法，被稱為“碳捕集”，或者叫“碳捕捉”。

　　碳捕捉如何實(shí)現(xiàn)？

　　彭勃介紹，碳捕集更加全面的稱呼是，“碳捕集利用與封存”，英文為CCUS。這是一種全鏈條形式的碳捕集形式。

　　碳捕集可以被看作是一個(gè)單元，這個(gè)單元將工業(yè)中排放的二氧化碳用特殊裝置捕獲下來。碳捕集的方法有很多種，現(xiàn)在應(yīng)用較廣的，是基于氨的吸收法。氨水呈弱堿性，因此可以與二氧化碳結(jié)合。然后再通過加熱，就能夠讓純凈的二氧化碳釋放出來。而這些純凈的二氧化碳又可以被重新利用。

　　除此之外，吸附法也是一種常用的碳捕集方法。李睿介紹，與吸收法使用溶液作為吸附載體不同，吸附法使用的是固體吸收劑，例如多汞材料、活性炭、沸石等。這些材料表面積很大，經(jīng)過設(shè)計(jì)后對氣體的選擇性很高，很容易吸收二氧化碳。例如，將二氧化碳跟氮?dú)饣蛘呖諝饣旌显谝黄饡r(shí)，材料可以吸收一百份的二氧化碳，而只吸收一份的氮?dú)饣蚣淄?，碳吸附效率很高?/p>

　　至于捕集源，既可以直接回收工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化碳，比如在工業(yè)排放源建立吸收塔，使用吸收或吸附法捕集，也可以直接捕集大氣中的二氧化碳。但是李睿介紹，這些吸收吸附法以及其他各種碳捕集的方法都存在一個(gè)大難點(diǎn)，就是實(shí)際可以捕集到的二氧化碳濃度其實(shí)很低。

　　例如鋼廠、火電廠，它們雖然是二氧化碳排放大戶，但實(shí)際上可吸收的二氧化碳濃度一般都不會超過20%，甚至只有百分之幾。因此，可想而知，直接從空氣中捕獲更是難上加難。

　　所以，發(fā)展先進(jìn)的捕集技術(shù)十分得重要。為此，馬斯克還曾獎(jiǎng)勵(lì)一億美金懸賞先進(jìn)的大規(guī)模碳捕捉技術(shù)。

　　既然人工碳捕獲的效率很低，那自然的捕獲方式又如何呢？植樹也可以捕集碳，而且是一種環(huán)境友好且成本低廉的方法。然而，它的缺點(diǎn)是速度太慢。每人每年要種植兩百多棵樹才能完全抵消自己的碳排放，平均下來一兩天就要植一棵樹。

　　因此，想要在短時(shí)間內(nèi)解決“碳捕集”問題，或者說達(dá)到《巴黎協(xié)定》設(shè)定的目標(biāo)，依然要大力投入碳捕集技術(shù)的研發(fā)。

　　工廠排放二氧化碳濃度很低，是碳捕集一大難點(diǎn)。

　　|圖蟲創(chuàng)意

　　二氧化碳可以做什么？

　　那么，捕集的二氧化碳可以做什么呢？彭勃介紹，工業(yè)上往往會將捕獲后的二氧化碳壓縮封存，再將它放置到一個(gè)圈閉結(jié)構(gòu)的地底空間中，而利用這一方法可以實(shí)現(xiàn)采油。

　　因?yàn)槭筒乇旧聿卦谌﹂]的地下空間內(nèi)，如果將二氧化碳打進(jìn)去，里面的石油就會被二氧化碳擠壓出來。通過這種方法采到的石油具有更小的黏度和密度 。同時(shí)，二氧化碳也會滯留在地底，有幾率與地下礦物發(fā)生反應(yīng)而被固化，這樣就既可以實(shí)現(xiàn)高效采油，又同時(shí)處理了工業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放。這是目前用得最多的方向。

　　但是因?yàn)槎趸荚诘氐椎淖匀还袒俣群苈虼擞袝r(shí)人工合成的方法可以更快地處理掉二氧化碳。例如直接通過二氧化碳合成用于建筑材料的人工大理石。

　　同時(shí)，李睿介紹，二氧化碳還可以被制成可降解塑料，例如我們生活中太陽鏡、一次性餐具、背包、錢包等等。而且這種塑料非常好，但是存在一個(gè)問題，即利用現(xiàn)在的技術(shù)條件，將二氧化碳轉(zhuǎn)化成塑料商品的成本還比較高，無法投入大規(guī)模的生產(chǎn)。

　　此外，還可以用二氧化碳做甲烷、做乙醇。這些技術(shù)近幾年來從無到有，發(fā)展迅速，轉(zhuǎn)化率從一開始的百分之十幾到了現(xiàn)在的幾十。而其他新技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，正可謂吃一個(gè)，夾一個(gè)再看一個(gè)，新老技術(shù)不停更新?lián)Q代。

　　二氧化碳可用于合成塑料，只是成本有點(diǎn)高。圖文無關(guān)。|圖蟲創(chuàng)意

　　還有其他辦法給地球降溫嗎？

　　我們?yōu)楹渭庇诓都趸寄?？這最終還是聯(lián)系到了氣候問題。

　　彭勃介紹，現(xiàn)在有很多的自然災(zāi)害，都是跟過量的二氧化碳排放引起的氣候變暖緊密相關(guān)。例如，人們的直接感覺就是近年來極端天氣變多了，這已經(jīng)成為大家的這個(gè)共識點(diǎn)。包括我們國家剛提出的“碳中和”、“碳達(dá)峰”，都跟這個(gè)有直接關(guān)系。

　　當(dāng)然，還有一些人提出了碳捕集以外的方法來給地球降溫。例如，李睿提到，一些科學(xué)家構(gòu)想，通過將馬路和建筑物刷成白色，來減少城市的熱島效應(yīng)，但這樣的方法會將更多的熱量散布到大氣中，反而可能助長大氣升溫。

　　而彭勃介紹，一些科學(xué)家還在構(gòu)思是否可以直接給地球“打一把傘”，來為地球遮陽。例如向大氣中打入氣溶膠顆粒制造人造云，就可以遮掉太陽的光和熱。但其實(shí)這種方式的風(fēng)險(xiǎn)并不可控，制造的人造云有發(fā)展為霧霾的可能，同時(shí)也存在引起地球降溫過度的可能性，參考一下恐龍滅絕的火山噴發(fā)模型，就已經(jīng)讓人不寒而栗了。

　　另外像是用火箭向太空發(fā)射大鏡子，或者遮陽布，這樣的方法也可能干擾我們的天文觀測和衛(wèi)星發(fā)射，危險(xiǎn)性也比較大。

　　因此，碳捕集依然是現(xiàn)在最切實(shí)的方法。但是現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)卻不容樂觀，李睿介紹，2019年人們碳捕集的總量，還不到碳排放總量的萬分之二。也就是說，捕集到的碳可能是萬噸級的，但是排放的碳則是億噸級或者百億噸級，相比之下，碳處理量、回收量都少得可憐。

　　而留給我們?nèi)ヌ幚磉@些問題的時(shí)間其實(shí)并不多了。

　　以前我們常說，要植樹造林，這就像我們有點(diǎn)發(fā)燒，但感冒藥太貴，那多喝點(diǎn)水就好。但是現(xiàn)在，有點(diǎn)熱得不行，或者說感覺這個(gè)趨勢比較厲害，要趕緊退燒，那“碳捕集”就成了一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù)。

　　我們現(xiàn)在，最大的問題，就是降低它的成本，或者說發(fā)展新的方式，讓這粒感冒藥真正吃到嘴里。

　　結(jié)語

　　丁仲禮教授說過：“地球用不著人類去拯救，毀滅的是人類自己。”地球不會因環(huán)境惡劣而突然爆炸或者所有生物全部死亡，這顆星球擁有著強(qiáng)大的恢復(fù)能力。節(jié)能減排不是在保護(hù)地球，只是在拯救我們?nèi)祟惗选?/p>

　　整理 | 李瑞

　　責(zé)編 | 高佩雯

　　來源 | 未來耀科學(xué)“世界地球日”特別直播

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