大气中二氧化碳太多了怎么办?减少排放、使用清洁能源、植树造林……随着全球气温进一步升高,各个地区都在想方设法减少二氧化碳的排放。有家脑回路清奇的公司搞了个世界上最大的空气净化器,试图直接暴风吸入二氧化碳,并把它们变成了“汽水”,但这些“汽水”的宿命并不是真的变成饮品,而是被注入地下“封存”。这就是世界上最大的碳捕获工厂Climeworks提出的方案。
他们在冰岛上架起来一排“超大风扇”,计划直接收集空气中的二氧化碳。直接空气捕获二氧化碳并封存到地下示意图。这个“净化器”的原理看起来简单粗暴。整套设备由8个空气收集容器组成,每个容器都装有几十个圆柱形风扇,借助这些风扇的强大吸力,空气便源源不断地被吸入,二氧化碳则被吸附到高选择性过滤材料的表面。
等“吸饱”之后,风扇将会关闭,同时收集器开始加热到80至100℃之间,高纯、高浓的二氧化碳便被释放并收集起来了。在此之前你应该听说过工业废气排放前要去硫,其实去碳技术也一直在发展。这类技术的专业术语叫做碳捕获与封存,是指将工厂排放的二氧化碳收集起来,用各种方法储存,并长期与空气隔绝的技术。
相比于发电厂、化工厂用生石灰(CaO)、烧碱(NaOH)等吸收二氧化碳的传统方法,Climeworks碳捕获所使用的高选择性过滤材料更加简单高效,虽然官网并没有透露具体材料,不过有人猜测使用了可透过物理吸附或气体分离膜等装置,这也是业内研究的前沿方向之一。不过这捕获是成功了,那怎么封存呢?这么多二氧化碳要放哪?拿去做汽水吗?捕获的二氧化碳去哪了?
Climeworks还真把这些高浓高纯的二氧化碳与水进行了混合,然后将这些“汽水”泵入地下深处。通过与玄武岩发生反应,“汽水”会自然矿化,可在几年内变成石头。我国的碳捕获技术也一直在发展。早在十年前,我国就已明确要求,逐步在火电、煤化工、水泥和钢铁行业中开展碳捕集试验项目,建设二氧化碳捕集、驱油、封存一体化示范工程,并积极开展二氧化碳地质储存调查研究。不过封存也不是永久的解决办法,堵不如疏!
有没有更高效的利用方式,使排放的二氧化碳重新进入碳循环呢?比如模拟绿色植物的光合作用?南京大学的研究人员提出了外星人工光合作用,可以回收利用航天器内部产生的二氧化碳,或开采火星等大气中丰富的二氧化碳资源。这不但可以大大减少载人航天器负载,还能为深空探索加油续航。中科院曾提出过“液体阳光”的概念,利用光电催化等技术,将二氧化碳转化为甲醇等绿色燃料,完成光能到化学能的转化与存储。
而甲醇作为基本碳骨架和能源载体,进一步经过各种生物化学催化,则转变为了人类赖以生存的淀粉,从合成速率到效率上都远远超过当前的农耕水平,这便是“二氧化碳合成淀粉”的里程碑式突破,前不久果壳刚报道过。相比从源头上减少碳排放,直接空气碳捕获听起来或许已是黔驴技穷的最终办法,但其有效性与实用性也一直饱受质疑。这家世界最大碳捕捉工厂目前的年吸入量仅为4000吨,这是什么概念呢?
想要阻止全球变暖,到本世纪中叶,每年需要从空气中清除100亿吨二氧化碳……相比起来真的是杯水车薪。封存也面临问题,深海储存造成的海洋酸化、地下储存的潜在泄漏……这些对生态环境都有可能产生影响。至于人工光合作用,还只是实验室里的初步设想,离大规模工业化制备还很远。应用中最主要的障碍还是贵。不管是直接空气碳捕获,还是传统的捕获与封存技术,整套系统不仅复杂,运营维护费用也相当高。
直接空气碳捕获在缓解气候变暖上能起多大作用?打造并使用这个“世界最大空气净化器”本身是否会产生更多的碳排放?Climeworks究竟是经济有效的“救世主”,还只是一个华而不实的噱头?这一切都还得等更多的数据来验证。