气候变化的影响越来越明显,人们越来越关心从大气中清除二氧化碳的方法。一种方法就是碳固存
固碳需要从大气或工序中捕获CO2并存储免释放这有助于减少大气中的CO2量并减缓气候变化
如何固碳工作
固碳有两个主要方法:
生物碳固存
生物固碳利用自然过程捕获并存储碳提高自然碳汇,如森林、土壤和湿地通过光合作用吸收更多CO2
植物使用CO2日光水生产碳水化合物吸收式碳大都嵌入生物量中,如树干、树枝、树叶和根根
植物死分解后 碳向土壤进发推广植物生长和管理土壤以最大限度地储存碳有助于生物固存
地质固存
地质固碳注入CO2深地下可安全存储潜在地下存储场包括耗竭油气库、深盐水蓄水层和玄武层
CO2压缩成稠密液态并注入井深地质构造隐式帽岩石和压力将CO2困在地下
长段时间里 CO2可能被矿化成固碳酸岩谨慎选址监测帮助确保安全长期存储
抓取CO2从何而来
固碳系统可捕捉各种源CO2
- 直接从空气使用化学吸附或吸附从环境空气提取CO2直接空气捕捉尚处于初始开发阶段
- 电厂烟气CO2与化石燃料电厂和水泥钢厂等其他工业设施释放的烟气分离防止向大气释放CO2
- 生物能设施生物量转换为能量并捕获由此产生的CO2排放生物量随着生长吸收CO2,这可能导致负排放
- 化石燃料处理- CO2处理时隔开天然气等化石燃料之后可捕获CO2而不是释放
固碳的好处何在
固碳提供一些重要利益
- 减缓气候变化捕获并存储大量CO2,固碳可直接减少大气中的温室气体量这有助于减缓全球气候变化
- 增强碳汇自然碳汇管理像森林和土壤提高碳存储能力提供气候效益以及提高土壤肥力和生态系统健康
- 碳中性能与生物能设施合并后,碳捕存结果产生低或负CO2排放的能源系统碳中和能取代化石燃料
- 改善工序获取并使用工业源CO2减少排放捕获的CO2还可用于制造燃料、化学物、建材和其他产品
- 创造就业和经济机会开发部署固碳基础提供新的工作产业以气候解决方案为中心
碳固存挑战是什么
固碳虽然有希望,但也面临一些挑战和限制:
- 高成本捕捉、压缩、运输并注入CO2地下需要大型基础设施和大量能源输入高成本有限部署
- 存储风险- 虽然相对安全,但地质存储场点二氧化碳渗漏风险仍令人关切渗漏可能损害气候利益或损害生态系统
- 有限存储容量合适的地下存储结构并非遍及全球长距离运输CO2存储增加成本
- 土地约束大规模生物固存需要大片土地用于植被并限制农耕等其他土地使用
- 慢过程生物固存随土壤和生物量碳累积而逐步发生充分实现碳存储潜力可能需要几十年时间
- 难量化精确测量有多少碳差土壤和生态系统固存是挑战性验证和监测CO2存储也可能很困难。
固碳使用得如何
一些例子说明当前如何部署固碳
- 重新造林植树新林采伐并存储植物和土壤中的大气CO2中国粮换绿程序将1亿英亩耕地转化成森林
- 改善土壤管理农作实践如减耕、覆盖裁剪和多轮作造土壤有机碳USDA估计这些做法每年可隔离2.5亿公吨碳
- 生物质加碳捕获英国DraxBECCS电厂等项目转换生物量为能源,同时捕获CO2排放用于地质存储
- 直接空气捕捉Climeworks公司、碳工程公司等正在实验DAC技术,从环境空气提取CO2供地质存储或使用
- 碳矿化新技术化学加速CO2和矿物质生成固碳化石Carbfix操作冰岛矿化注入场
- 改善森林管理选择性采伐、稀释和消防管理增强森林生物量和土壤中的碳存储80多个森林碳项目根据加利福尼亚区上限交易程序认证
未来固碳潜力是什么
多气候模型显示固碳需要发挥重要作用,到本世纪中叶实现碳中和
雄心部署可缓存:
- 有位估计存储容量2千-1000亿公吨CO2 深入地下盐水地下据国际能源机构称
- 重新造林有可能固存大量碳一种估计显示,再造林3.5亿公顷土地可隔离1.7千兆吨/年.
- 改良农作方法,如覆盖耕种和减少耕种,可增加土壤固碳量。资料显示USDA采行这些做法每年可固存20-40磅/英亩碳
- 直接空气捕捉技术封存量可达100亿公吨至2050年每年大气CO2显示国家科学院、工程医学院
固存无法单方解决气候变化问题最雄心固存假想与强势排放相联并发横跨能源、交通、工农业
气候策略需要同时减少温室气体排放和清除大气中大量的CO2
持续技术开发与政策支持,固碳有可能在这一气候解决方案组合中发挥关键作用
