如果那麼簡單就好了。 Olivier Le Moal / Shutterstock
根據最近的一個主要聯合國 report，如果我們要將氣溫上升限制在 1.5 °C 以內並防止氣候變遷帶來的最災難性影響，我們需要減少全球二氧化碳排放量？到 2050 年實現淨零排放。這意味著快速消除化石燃料的使用，但為了緩衝這一轉變並抵消目前無法替代可燃物的領域，我們需要積極消除二氧化碳？來自大氣層。植樹造林和野化重建是 大部分 這個解決方案，但如果我們要防止氣候崩潰，我們很可能需要進一步的技術援助。
那麼，當最近有消息指出加拿大公司 Carbon Engineering 利用一些眾所周知的化學方法來捕獲二氧化碳時？從大氣層來看，成本不到每噸 100 美元，許多媒體人士稱讚這一里程碑事件是一個里程碑。 妙法。不幸的是，大局並不那麼簡單。真正實現從碳源到碳彙的平衡是一項微妙的工作，我們的觀點是，所涉及的能源成本以及捕獲的二氧化碳可能的下游用途？這意味著 Carbon Engineering 的「子彈」絕不是魔法。
鑑於CO？僅佔空氣中分子的 0.04%，捕獲它似乎是一個技術奇蹟。但自 18 世紀以來，化學家一直在小規模地進行這種研究，甚至可以利用當地五金店的供應來完成，儘管效率很低。
中學化學專業的學生都知道，CO？與石灰水（氫氧化鈣溶液）反應生成乳白色不溶性碳酸鈣。其他氫氧化物捕獲 CO？以同樣的方式。氫氧化鋰是其基礎 一氧化碳？吸收器 讓阿波羅 13 號上的太空人活下來，氫氧化鉀捕獲二氧化碳？其效率如此之高，可以用來測量燃燒物質的碳含量。後一過程中使用的 19 世紀設備仍然出現在美國化學會的標誌上。
不幸的是，這不再是一個小規模的問題——我們現在需要快速捕獲數十億噸二氧化碳。
Carbon Engineering 的技術是氫氧化物化學的最佳技術。在不列顛哥倫比亞省的試點工廠，空氣被大型風扇吸入並暴露在氫氧化鉀中，其中的二氧化碳會產生二氧化碳？反應生成可溶性碳酸鉀。然後將此溶液與氫氧化鈣結合，生成固體且易於分離的碳酸鈣，以及可重複使用的氫氧化鉀溶液。
碳酸鈣可用作土壤肥料。 北歐月光/ Shutterstock
這個過程的這一部分消耗的能源相對較少，其產品本質上是石灰石，但製造大量的碳酸鈣並不能解決我們的問題。儘管碳酸鈣在農業和建築業中具有用途，但作為商業來源，過程過於昂貴。由於需要大量的氫氧化鈣，這也不是政府資助的碳儲存的實際選擇。為了可行，直接空氣捕獲需要產生濃縮的二氧化碳？作為其產品，可以安全儲存或投入使用。
因此，將固體碳酸鈣加熱至900℃以回收純CO XNUMX 。最後一步需要大量的能量。在Carbon Engineering 的天然氣發電廠中，整個循環產生半噸二氧化碳？從空氣中捕獲的每一噸。該工廠確實捕獲了這些額外的二氧化碳，當然可以透過再生能源提供動力以實現更健康的碳平衡，但如何處理所有捕獲的氣體的問題仍然存在。
瑞士新創公司 Climeworks 正在使用類似捕獲的二氧化碳？到 輔助光合作用 並提高附近溫室的作物產量，但迄今為止價格還遠遠沒有競爭力。一氧化碳？可以從其他地方採購，成本僅為 Carbon Engineering 100 美元底線的十分之一。政府還有更便宜的方法來抵消排放：捕獲二氧化碳更容易嗎？在排放源處，濃度要高得多。那麼這項技術可能主要關注那些可能從二氧化碳中受益的高排放產業？具有綠色證書。
例如，碳工程捕獲技術的主要投資者之一是Occidental Petroleum，該公司的主要用戶 提高石油採收率 方法。在一種這樣的方法中，CO？由於井壓增加和/或油本身流動特性的改善，被泵入油井以增加可採收的原油量。然而，包括運輸和精煉這些額外石油的能源成本，以這種方式使用該技術可能會增加淨排放量，而不是減少淨排放量。
關於碳工程公司運營的另一個重要講話是它 空氣燃料 技術，在哪CO？轉化為可燃液體燃料，準備再次燃燒。理論上，這提供了碳中和燃料循環，前提是該過程的每個步驟均由可再生能源提供動力。然而，即使這種用途仍與負排放技術相去甚遠。
金屬有機骨架是能夠捕獲CO 2 的多孔固體。
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即將出現有希望的替代方案。金屬有機框架是海綿狀固體，可以擠壓當量的二氧化碳？足球場的表面積 糖塊的大小。使用這些表面來處理二氧化碳？捕獲所需的能源要少得多——公司已經開始探索其商業潛力。然而，大規模生產尚未完善，且其持續CO2的長期穩定性有疑問？捕獲項目意味著其高成本尚不值得。
儘管仍處於實驗室的技術不太可能在未來十年內實現十億噸規模的捕獲，但 Carbon Engineering 和 Climeworks 採用的方法是我們目前擁有的最好的方法。但重要的是要記住它們遠非完美。我們需要改用更有效的二氧化碳方法嗎？我們會盡快捕捉。正如 Carbon Engineering 的創始人 David Keith 本人所說 指出政策制定者過度採用碳排除技術，迄今為止已獲得“非常少”的研究經費。
更一般地說，我們必須抵制將直接空中捕獲視為神奇子彈的誘惑，這使我們不必解決我們的碳成癮問題。 減少或中和碳氫燃料生命週期中的碳負擔可能是向負排放技術邁出的一步。 但它只是 - 一步。 在長時間處於碳分類賬的錯誤一側之後，過去的時間超越了收支平衡。
關於作者
Chris Hawes，無機化學講師， 基爾大學
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