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別讓CO2成為“道德豪賭”

楓月

導語:如果把二氧化碳當做垃圾看待,這將擁有萬億美元的潛在市場。而二氧化碳清除技術則代表著人類終極保險政策或者是道德標準的體現。

位于溫哥華北部的豪海峽,一直是一個充滿有毒廢棄物的地方,多年來這里被用來進行污水處理。而在這污染的土地上確卻有一座非常現代的商業辦公樓,這就是比爾·蓋茨投資的“碳工程公司”總部的工廠大樓了。科利斯是這家公司的首席執行官,“進入這個工廠前,除了穿上保護服裝外,還需要你們把隱形眼鏡都脫掉”他強調說道。因為建筑物中使用的一些化學物質會導致鏡片液化,燒毀參觀者的眼睛。在神秘的建筑里面是蜿蜒至頭頂的管道,巨大的機器轟鳴聲讓人難以聽見其他的聲音。而在房間的一角,堆積著很多白色的沙子。

瑞士蘇黎世“氣候勞工公司”建造的直接空氣捕獲工廠。工廠通過收集泵對空氣中的二氧化碳進行搜集,氣體隨后將在地下儲存。工廠表示,這些搜集后的二氧化碳氣體還將有更多工業方面的用途,比如制造碳中性燃料、碳酸飲料等。

“這些沙子都是石灰巖,也就是純的碳酸鈣。” 實際上,科利斯和他的團隊在這里的工作是清理有毒廢物以及空氣中的CO2。他們設計了一個清理過程,通過化學反應用鈣吸收空氣中的CO2,將其轉化為碳酸鈣的顆粒,也就是那些白沙。隨后這些顆粒會被加熱,CO2氣體被排出,存放在收集罐中。剩余的鈣就會被回收,再次進行整個循環。每天工廠大約能夠轉化漂浮在太加里波第山脈上空,一噸左右的CO2。“如果我們成功的建立了一個圍繞二氧化碳清除的業務,那么這將有萬億元的市場。” 科利斯說道。

現在大氣中的CO2含量比以往任何時候都要高,這導致了兩極冰川的融化,海平面上升了60英尺高。直到去年4月,大氣中的CO2濃度達到了創紀錄的410PPM(百萬分之)。即使每個國家都在為《巴黎氣候協定》大會上做出的承諾而努力,但是這個記錄每年都在不斷的被刷新。也許要不了多久,這個記錄將會為人類帶來無可挽回的災難。

二氧化碳的清除工作之所以是一個潛在萬億美元的工作,是因為它不僅減緩了CO2的上升,并且將逆轉CO2的產生,這一過程也被叫做“負排放”。這種工廠可以見在任何有需要的地方,從理論上講CO2的排放量還會繼續上升,但是至少我們可以避免災難的發生。這項技術則代表著人類終極保險政策或者是道德標準的體現。瘋子的想法

科利斯的“碳工程公司”是現在國際上為數不多的二氧化碳消除公司之一,他們都致力于實現CO2消除的可行性,例如美國紐約的“全球溫度公司”以及瑞士蘇黎世附近的“氣候勞工公司”。而消除大氣中CO2的其妙想法卻都源自于一個名叫克勞斯·拉克納的物理學家,他現在于亞利桑那州立大學工作,并且建立了CO2負排放中心。

65歲的拉克納在德國長大,在19世紀70年代后期,拉克納從德國搬到加利福尼亞,曾和夸克的發現者之一喬治·茨威共事。幾年后,他在洛斯阿拉莫斯國家實驗室找到了一份工作。在那里,他致力于核聚變研究。“當時人們傾向于研究核能源,并預言化石燃料的終結,至今看來這種說法過于夸張了。”拉克納解釋道。化石燃料目前提供了全世界大約80%的能源。從比例上來說,這個數字自80年代中期以來并沒有多大變化,但由于全球能源使用量幾乎增加了一倍,現在燃燒的煤、石油和天然氣的數量幾乎是現在的兩倍,而核聚變反應堆也許還要在未來的幾十年或者更長時間才能技術成熟。

拉克納曾經設想過,如果用39萬平方英里的太陽能電池板去發電,面積約為尼日利亞國土般大小,所產生的電力可以為全世界提供很多次的電力。如果用這些電力去消除CO2,足以將人類在5年內所排放的CO2全部清除。有些科學家認為他是個瘋子,而另一些人則認為他是個有遠見的人。前首席能源副助理部長胡里奧·弗里德曼評價拉克納“顯然他是一個天才。” “有時候,通過思考這個極端的情況,你會學到很多東西。畢竟39萬平方英里要比許多沙漠要小的多!”

2000年時,拉克納得到一份在哥倫比亞大學的工作,也是那時他對二氧化碳的消除越來越感興趣,特別是被稱為“直接空氣捕捉”的技術。在他的辦公室里有一個打過很多補丁的床墊,里面是用絲帶作成的布條,并且裝著很多琥珀色的粉末。這些琥珀色的粉末是一種特殊的樹脂,一般是進行水處理用的,目的是去除水中的硝酸鹽等化學物質。

拉克納不經意間發現,這些樹脂是可以被再利用的。干燥,它們會吸收CO2;濕潤,則會釋放氣體。他的想法是將這些樹脂暴露在亞利桑那干燥的空氣中,然后將其回收至裝滿水的密封容器。在干燥階段被樹脂粉末吸收的CO2將在水中釋放,之后可以從容器中抽出氣體,重新開始整個過程。

經過拉克納的計算,半拖車大小的樹脂每天就能夠移除一噸左右的CO2,一年也就是365噸的CO2。世界上的汽車、飛機、煉油廠和發電廠現在每年生產大約36億噸CO2,因此,拉克納說道,“如果你有了1億輛拖車大小的樹脂,你就能真正跟上當前世界的CO2排放了。”他承認這個數字聽起來令人生畏。“但是, iPhone只存在了10年左右,現在已經有7億人在使用了。在這場比賽中,我們才剛開始。”

拉克納在起初籌得500萬美元成立了自己的技術公司,但隨著金融風暴的開始,公司也停止了運轉。隨著地球繼續變暖,CO2 濃度繼續上升,拉克納相信,人類已經在不知不覺中對“負排放”的概念做出了承諾。更重要的是,拉克納看待事物的獨特方式,“避免‘大麻煩的關鍵在于以不同的思考方式。“我們需要改變對CO2 的態度”他說道,“CO2 應該和我們看待污水或垃圾的方式一樣。我們不會要求人們停止生產廢料。鼓勵人們少去上廁所是毫無意義的,但是,我們不會讓他們在人行道上大小便,也不應該把空的飲料瓶隨便扔到街上。”

拉克納認為,我們在氣候變化問題上取得如此小進展的一個原因是,二氧化碳問題是個道德上的指責,它使人們變得兩極分化。“這就像在說,我在你家門口今年少扔了20%的垃圾一樣,依然讓人無法忍受。”從某種程度上說,排放被視為有害的,排放國就會變得有罪。“這樣的道德立場將改變對話。停止爭論它是否是個問題,而最終開始做一些事情。

2015年全球二氧化碳排放量示意圖。

清除的CO2去哪了?

1754年一名名叫約瑟夫·布萊克的蘇格蘭醫生發現了二氧化碳,10年后另一名蘇格蘭人詹姆斯·瓦特發明的蒸汽機將人類帶入了碳排放的工業時代。這讓19世紀末的地球平均溫度升高了十分之一攝氏度。變暖的過程開始是緩慢的,隨后是突然的,到目前為止全球平均氣溫上升了至少1攝氏度。

“這1攝氏度導致的海平面上升將會加劇哈維颶風的破壞力”氣象學家霍爾特斯評論道。與此同時,溫度的變化將導致氣候系統一系列的慣性,以至于地球還沒有完全適應過去幾十年里大氣中添加的數千億噸CO2。目前人類每10天就會釋放出數十億噸CO2。經過計算,為了平衡目前的CO2 水平,地球仍然需要升溫半度。城市被海水淹沒,關鍵生態系統珊瑚礁被破壞,這些每時每刻都在發生,沒人能夠確切的說,在災難發生時地球能有多溫暖。

實際上在2010年坎昆舉行的一輪氣候談判中,幾乎每個國家都確認了溫度再上升2攝氏度的這一“災難門檻”。而在2015年巴黎召開的會議上,領導人又將這個門檻降低到了上升1.5攝氏度。有意思的是,政府間氣候變化專門委員會(簡稱I.P.C.C.)利用計算建立一個全球氣候能源系統模型,可以用來編程現在以及未來地球氣候的不同“情景”,模型顯示當氣溫上升3攝氏度時,氣候的狀態被標記為“災難”級別,而當氣溫上升5攝氏度時,狀態則被標記為“未知”級別。“這個所謂的‘未知級別他們說道,“在過去的兩千萬年間從未出現過,一旦出現將對人類存亡構成生死攸關的威脅,”

I.P.C.C.利用模型檢測了上千種可能性,然而其中僅有116中方式能夠控制溫度上升在2攝氏度以內。其中包括改變能源基礎等方式,這就意味著讓世界上所有工廠,農業設施,汽車采用新能源。還有一種方式被叫做“超量調控”,人們可以讓CO2水平暫時超過2攝氏度的閾值,然后再通過負排放將CO2從空氣中抽走。這種辦法類似“碳工程公司”所做的,雖然CO2可以和鈣結合產生石灰石,但純鈣形式的材料并不是非常容易得到的,在生產鈣的過程中也會產生少量CO2。

德國國際安全事務研究所負責人奧利弗·格登評論道,“這種沒有辦法的辦法聽上去簡直瘋了。I.P.C.C.實際上是在說‘我們嘗試了很多的場景,然而在那些安全的場景中,幾乎每個人都要具備一些‘神奇的負排放手段。否則就死定了。”

即便按照現在清理手段之后,每年都將會有數十億噸甚至上百億噸的廢物CO2產出,如何處理這些“垃圾”氣體成為了一個問題。除了把CO2變為石灰石外,還有一種辦法則是將這些氣體徹底封存于地下。

伊利諾斯州地質調查局能源研究發展副主任蘇麗·格林伯格說道,“如果說要封存CO2,那么首先你必須找到一種特定的巖層。”在當地地表麥田地一英里以下的地方,有一種叫做歐克萊爾和西蒙砂的巖層,格林伯格的地質科學家和油井專家在過去的十年間一直向這個巖層“包裹”中注入廢棄的CO2,并研究其結果。

通過一個巨大的石油鉆井,從地表向地下1600米的巖層打洞,當鉆頭穿過各種巖層之后,再通過管道向目標巖層中釋放CO2,氣體在這些不滲水的巖層縫隙中被封存起來。“起初當地的農民會擔心這樣對井水有所影響,但是通過我們的沙盤模型向他們闡明了道理,他們非常支持我們的工作。”

為了驗證CO2氣體能否封存在地下,格林伯格的項目起初由喬治·布什總統通過,并由美國阿徹丹尼爾斯米德蘭公司投資,這是一家財富500強的企業,主要經營食品。食品廠就建立在鉆井不遠處,在這里玉米被制造成為乙醇,這個過程的副產物幾乎是大量的純CO2氣體。每年工廠將近排放出100萬噸的CO2,這些氣體都被泵入地下封存,如今這些CO2還在那些巖層中。“項目證明了二氧化碳封存技術是可行穩定的,只是人們是否愿意這樣做而已。”

還有一種類似的變異技術被叫做“生物二氧化碳封存技術”,利用原始生物技術——光合作用。當然僅僅依靠種植更多的植物,這樣CO2清除效率還是過于低下。但通過基因培育改變植物的習性,讓植物能夠用根部更多的從地下吸收那些封存的CO2,將會使碳循環進入一個良性的周期,并且通過燃燒這些植物的秸稈還能夠獲取足夠的電力。“當然這種技術在目前階段僅僅建立在模型而言,在某種意義上這是一項夢想的技術。”格林伯格說道不要做道德上的“豪賭”

但是如果所有火力發電廠,鋼廠,水泥廠按照格林伯格的現有的封存計劃實施,在CO2被排放到大氣之前就被抽走,并永久封存在巖層中,將會只有很少的常規CO2被排出。實際上,美國目前僅有一家發電站采用了碳捕獲封存技術,那就是休斯頓附近的佩特拉諾瓦工廠。即使在特朗普上任之后,政府鼓勵“煤炭清除”計劃,但是依舊多家美國當地的發電站還是放棄了碳捕獲封存技術。

“這種技術主要是沒有誘因讓工廠去使用它。從工廠煙囪中捕獲CO2需要消耗大量的能源,這相當于一個典型火力發電站生產總電力的25%,直接的空氣捕捉甚至會消耗更多的能源。如果這些能源轉化為成本,憑什么可以免費排放的東西,要工廠承擔。”無論拉克納還是格林伯格,都強調了這項工作所面臨的巨大挑戰,其中一些是技術上的,還有一些是政治上和經濟上的。弗里德曼最后評論說道,“最重要的是,這些都無關緊要。不管怎樣的技術,不管它是否聰明,不管它是否優化,不管它是否是成本最低的途徑,我們都要知道我們需要這樣做,不要做道德上的‘豪賭。”

文章來源于:世界博覽

瀏覽次數:  更新時間:2018-06-03 19:23:21
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