二氧化碳“负”排放的可行性?

随着我们接近大气中二氧化碳水平的临界点,我们需要找到更多的污染源的答案。

对人为气候变化的担忧并不新鲜。早在1896年,瑞典化学家Svante Arrhenius就因其他工作获得了诺贝尔化学奖,他建议,如果我们燃烧足够的化石燃料,将大气中的二氧化碳水平从当时的百万分之295(ppm)翻一番,地球将平均变暖5°C。

按照现代标准,他的估计有点高。即使他没有解决这个问题,他离得足够近,早在其他人考虑这个问题之前就意识到了这个迫在眉睫的问题。

今天,问题不再迫在眉睫。二氧化碳水平现在为419 ppm——比阿雷纽斯时代高出42%——并接近政府间气候变化专门委员会(IPCC)认为的关键阈值的430 ppm水平——超过这个水平,全球将升温超过1.5°C,被广泛认为是有问题的和大规模灾难之间的区别。(阿雷尼乌斯的5°C会很可怕。)

加利福尼亚州伯克利美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)气候和生态系统司司长、IPCC最新评估的主要作者比尔·柯林斯说:“气候变化正在发生。

去年12月在路易斯安那州新奥尔良举行的美国地球物理联盟会议上,柯林斯表示,仅仅从减排的角度思考是不够的。需要的是“负排放”——去除一些已经在大气中的二氧化碳。

如果这听起来像天方夜谭,那就再想想。Collins说,他的实验室已经启动了许多项目,研究快速、高效的方法来做到这一点。他说,大规模的这样操作将是一个重大挑战,“但幸运的是,一些更有前途的技术已经得到了深入研究”。

一种方法是改善大自然数百万年来一直在做的事情:使用土壤储存通过种植植物从大气中提取的碳。

一种方法是改善大自然数百万年来一直在做的事情:利用土壤储存通过种植植物从大气中提取的碳

加州大学伯克利分校生物地理化学家兼生态系统生态学家Whendee Silver说,加强这一过程的一个简单方法是大规模应用堆肥。她说,实地测试发现,这可以隔离每年每公顷5到7吨二氧化碳的碳当量。虽然与她说的10到20千兆吨相比,这是一个下降的,气候科学家认为每年需要从大气中移除,但有很多耕地和牧场需要合作。她说,在全球范围内,堆肥每年都有可能螯合两千兆吨二氧化碳——约占总需求的10%至20%。

这也是农业的胜利。Silver说:“它增加了植物生长和持水量,并减少了侵蚀。”“要说服牧场主和农民这样做,不需要做很多工作。”

生物炭是部分燃烧的有机材料,已被转化为一种被称为黑碳的碳形式。它有点像木炭,尽管它也可以由包括粪便在内的许多材料制成。它具有很高的抗腐烂性(这意味着其中的碳将在土壤中停留很长时间),并长期用于丰富农业土壤。例如,数千年来,亚马逊盆地的土著人一直使用它来将该地区正常、不孕不育的红色土壤转化为至今仍然存在的高度珍贵的旱地。

“它增加了植物生长和持水量,减少了侵蚀……要说服牧场主和农民这样做,不需要做很多工作。”

直到最近,生物炭对寻求碳负值的价值才得到充分认可。Silver说,总体而言,它从大气中去除二氧化碳的潜力是堆肥的两倍。

这不是唯一的使用方式。LBNL生物系统和工程总监Blake Simmons说:“有人在寻找将其放入混凝土和净负建筑材料的方法。”“因此,这种材料有很多机会。”

“每年可以隔离多达20亿吨的二氧化碳。”更好的是,这也可以提高农业生产力。“[它]有助于土壤健康,就像石灰一样。”

但土壤修正不会像科学家希望的那样,让我们一路走到我们需要达到的地方,即使在世界各地进行。最终,还必须开始直接从空气中去除二氧化碳,要么在发电厂、水泥厂和钢铁厂等点源头,要么在任何方便的地方更分散地从环境空气中去除二氧化碳。然后,二氧化碳可以通过用于天然气的管道类型转移到可以更永久处置的地方。

土壤改良不会像科学家希望的那样,让我们一路走到我们需要达到的地方,即使在世界各地进行

LBNL的水文地质学家Jens Birkholzer说,这项工作已经在进行中,但规模每年捕获约40兆吨二氧化碳。他说,到2050年,我们将需要将其增加近150倍,达到每年5.6亿吨。

这是一个两步过程。第一步是从空气中提取二氧化碳。据加州大学伯克利分校研究生Matthew Dods称,目前这非常昂贵——约为每吨600美元。他说:“但有理由相信我们可以接近100美元。”

Birkholzer说,第二步是将二氧化碳“几乎像液体一样的加压形式”注入地下深处——可能数千米以下——地质构造可以捕获它,并阻止它回到大气中。

Birkholzer说,目前全世界有26个设施这样做。他补充说:“每个都安全运行,没有任何二氧化碳逃离其指定的存储空间。”为了增加150个所需的系数,我们可能需要创建数千个此类设施,这些设施分为地质为长期二氧化碳储存提供最佳机会的区域。Birkholzer说:“我们称这些碳储存枢纽为枢纽。”“像我和其他人这样的科学家正在超速清除路障。”

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