近日, 美国哈佛大学一位教授称, 他创建的一家公司预计2021年能够实现工业规模的大气层二氧化碳回收处理, 可以将二氧化碳转变成为汽油! 6月7日, 美国哈佛大学和碳工程公司(Carbon Engineering)的科学家研究小组宣称, 他们发现从大气层中直接提取二氧化碳污染物的廉价有效方法.
如果他们的技术能够实现工业规模等级, 将改变人类对气候变化问题的观点, 它将成为人类有效抵御全球气候转暖的决定性新工具, 但也有可能该策略会影响微妙的政治问题, 使社会很难适应变化.
这项研究表明, 未来似乎可以将科幻小说中的神秘科技转变成为现实生活, 人们或许不久能够从石灰岩, 氢气和空气中制造汽油和航空燃料. 它暗示着最终将建造一个巨大的工业规模碳洗涤网络, 能够直接从大气层中移除温室气体.
最重要的是, 这项最新技术值得人们高度关注, 因为它有望采取成本低廉的方法移除二氧化碳. 就在2011年, 一支专家小组评估称, 从大气中移除一吨二氧化碳的成本至少要600美元.
这项最新研究指出, 碳工程公司从大气中移除1吨碳的成本最低是94美元, 最高不超过232美元. 照此计算, 平均一辆汽车燃烧1加仑汽油所释放的二氧化碳, 将需要花费1-2.5美元进行清除.
卡内基研究所资深科学家肯·卡尔代拉(Ken Caldeira)说: '如果这些费用是真实的, 那么这将是一个非常重要的结果. 这将开启我们使用可负担得起的资金, 在无需改变整个能源系统或者改变每个人行为的前提下, 就能稳定气候. ' 目前, 该研究小组将研究报告发表在6月8日出版的《焦耳》杂志上.
研究报告主要作者, 哈佛大学应用物理学教授大卫·基思(David Keith)说: '我们所做的是建立一个 '直接空中捕获' 过程, 尽可能地建立在世界上普遍存在的现有进程和技术基础之上, 这就是为什么我们认为有扩大规模的合理可能性. ' 据悉, 基思是碳工程公司创始人和执行总裁, 碳工程公司致力于研究如何从大气层中直接移除二氧化碳.
碳工程公司表示, 最新公布的这项技术已在加拿大不列颠哥伦比亚省斯夸米什地区一家小型试验工厂进行了测试. 目前该公司正在积极寻求资金, 计划建造一个工业制造规模的大型工厂. 基思称, 预计该工厂将于2021年建造完成.
虽然这项技术化学过程比较复杂, 但并不依赖于未来 '空想科技' . 事实上, 基思和同事已将一个冷却塔用于一家造纸厂空气净化处理. 它分为三个主要步骤:
第一步, 户外空气被吸入工厂的 '接触器(contactors)' , 并暴露在碱性液体中. 这些接触器类似于工业冷却塔——它们拥有较大的风扇, 吸入来自户外的空气, 而且它的内衬是波纹状塑料结构, 允许尽可能多的空气与液体发生接触. 在冷却塔里, 空气用于冷却碱性液体; 但在这个冷却塔设计中, 空气会接触强碱物质, 二氧化碳是弱酸物质, 因此它们倾向于和强碱物质中和.
第二步, 包含二氧化碳的液体被带入工厂, 它们将在这里经历一系列化学反应, 从强碱液体中分离酸性物质. 碱性液体被冷却成固体颗粒, 然后缓慢加热, 将它们转化为浆状物质. 同样, 这些技术也被其它化学工业领域所借鉴, 基思介绍称, 从碳酸盐溶液中提取二氧化碳是世界上几乎所有造纸厂所采用的方法.
第三步, 二氧化碳与氢结合在一起, 转化成为液体燃料, 例如: 汽油, 柴油和喷气燃料. 在某种程度上, 这是最传统的操作进程——石油公司每天使用一种叫做 '费歇尔-特罗普希合成法' 的化学反应过程, 将碳氢化合物气体转变成为液体燃料. 但这是碳工程公司经营的关键环节, 这一阶段可以制造碳中性碳氢化合物.
这意味着什么呢? 举个例子: 如果你在自己的汽车里燃烧碳工程公司的气体, 汽车排气管将释放二氧化碳污染物, 释放到地球大气层. 但是由于这些二氧化碳气体最初来自于空气, 这种排放方式不会向大气层中引入任何新的二氧化碳, 也不需要开采新的石油能源驱动你的汽车.
最终, 一种类似的进程可用于隔绝温室气体, 碳工程公司转换二氧化碳气体成为液体燃料, 将它们埋入地下深处, 从而减少了大气层中吸热气体数量. 但是像这样的技术不会对碳工程公司带来任何产品进行销售, 而且现在也没有买家有意向购买.
基思说: '近期主要市场是制造碳中性碳氢燃料, 我们认为当前这一方法是一种脱碳转移技术. ' 6月6日, 基思在马萨诸塞州坎布里奇市发言称, 自己对气候变化 '相当乐观' , 原因是这些低碳燃料市场比前几年更加景气, 与此同时, 太阳能和风能等低碳发力设备建造成本较低.
其他专家表示, 他们受到基思和他同事最新研究的启发和鼓励. 但是他们警告称, 这项研究报告中需要消耗时间审核成本预算和工程进展, 但是大家的积极性非常高, 大家一致的反应是: 嗯! 我希望做这项工作!
科罗拉多矿业大学副教授詹尼弗·威尔科特斯(Jennifer Wilcox)说: '我并不置疑该研究报告中成本范围是否能被接受, 我认为通过他们技术方法处理每吨碳的成本可降至250美元, 并且在未来5年内完成. '
劳伦斯利物莫国家实验室能源项目资深科学家罗杰·安纳斯(Roger Aines)说: '碳工程公司的改进似乎都是正确的, 对于评估成本在我所期望的可接受范围之内, 我感到非常欣慰. '
富兰克林欧林学院化学工程副教授斯科特·赫西(Scott Hersey)称, 依我看来, 这篇研究报告最重要的部分就是他们在一个原型工厂中测试该技术已有几年时间, 这是非常重要的, 提供了一个比简单计算或者计算模型更具说服力的事实证据.
卡尔代拉表示, 这项研究报告为当前最复杂的经济领域适应气候变化带来了希望, 在人类经济社会发展过程中, 最难脱碳的生产领域(例如: 钢铁制造业, 水泥制造业和长途航空业等)可能仍会继续存在着, 我们仅需支付移除二氧化碳处理费用就行.
他继续指出, 全球GDP大约在75万亿-110万亿美元之间, 移除大气层所有二氧化碳将耗费3-5%的全球GDP(如果按照处理每吨碳的成本是100美元). 这是解决全球气候问题的成本上限值, 因为有很多方法可以减少碳排放, 这比处理每吨碳花费100美元的成本更低.
基思说: '如果可能的话, 最重要的还是停止排放二氧化碳污染物. 我的观点是应该坚持先减少排放, 如果进行投票, 我的观点是减排1吨二氧化碳, 比回收处理1吨二氧化碳的成本更低. 然而, 一旦我们大幅减排二氧化碳气体, 我们非常乐意看到排放量降至零, 或许10-15年之后, 我们将非常高兴地看到更多大规模的二氧化碳减排措施方案. '
