应对全球变暖，科学家欲捕获一万亿吨二氧化碳封存
科学角度观世界2020-03-10 19:16
全球变暖是现在人类面临的一个巨大难题，全球升温幅度若超过3℃，将会引起巨大的灾难，冰川融化导致海平面上升，大片陆地被淹，天气异常，形成各种灾害，对全球大部分人的生命构成威胁。因此，全球变暖的问题需要全人类共同解决。
全球二氧化碳排放现状
从人类目前的碳排放来看，即使人类不进行碳排放，足以致使地球表面的温度不断上升，有气候专家认为，我们必须实现碳的负排行，才能阻止经济和环境持续恶化。要实现这个目标，每年得从大气中清除数十亿的二氧化碳。如果我们把二氧化碳当作垃圾，也就是说，我们不但不能再扔垃圾，而且还要把以前扔掉的垃圾不断地捡回来。
如今全球平均气温已比工业化之前高出约如今全球平均气温已比工业化之前高出约1℃。而且，最近十年内，气温每十年会升高0.2℃。目前，全球每年的二氧化碳排放量为400亿~500亿吨。面对如此多的二氧化碳排放，科学家明克斯和他的团队提出了制作二氧化碳捕集装置，捕获二氧化碳进行封存。
二氧化碳捕集装置从空气中直接捕集二氧化碳装置
在冰岛雷克雅未克郊外的丘陵地带，拥有一台全球首个直接从空气中捕集二氧化碳并进行储存的设备，每年可封存50吨二氧化碳。该设备的大小相当于一个汽车库，首先通过化学过滤器将空气中的二氧化碳提取出来，再利用一家地热发电厂的余热作为动力，将提取的二氧化碳泵入700多米深的地层中，使之与玄武岩发生反应，变成固体矿物。
二氧化碳与玄武岩反应，生成白色碳酸盐，将会永久封存于固体之中。
CO2矿物碳化的产物是能够长期稳定存在的二氧化硅和碳酸盐，CO2被碳化后很难再被释放到大气中，因而对封存地点没有要求，且产生的碳化产物还可以进一步加以利用。与其它封存方式相比，CO2矿物封存有以下优点：一是碳酸盐具有良好的热稳定性及环境友好性，因此 CO2矿物封存是一种环保、安全、永恒的固定方式；二是CO2矿物封存原料来源丰富、储量巨大、价格低廉，具有大规模固定的潜力和良好经济效益。
玄武岩吸收二氧化碳后变为白色矿物碳化过程
CO2矿物封存的核心是矿物碳化反应，即CO2与碱性氧化物生成碳酸盐的反应。矿物碳化反应动力学比较复杂，以结构最为简单的 MgO湿法碳化过程为例，一般认为反应经历以下几个阶段。
在2018年，福斯和合作者发表在《环境研究快报》上的另一项研究中认为，到2050年，从空气中直接捕集的技术每年清除二氧化碳的潜力只有5亿~50亿吨——到本世纪末的清除总量仅为250亿~2500亿吨，且每吨二氧化碳的清除成本高达100~300美元。要知道，目前每辆汽车每年通常就会排放4.6吨二氧化碳。
于是，提出了其它二氧化碳捕集方式
1.植树造林和森林恢复
植树造林是为了替代遭砍伐的森林，或者扩大现有的森林面积。数木会直接从空气中吸收二氧化碳，将其转变成自身的组成部分，但必须对现有的木材市场及其管理措施进行改革。
2.生物能源结合碳捕集与储存技术
发电厂可通过燃烧产生能量或通过发酵生产燃料，此过程产生的二氧化碳被收集后注入地层深处进行永久封存。
3.增强风化
将岩石磨成粉末，撒在农田中。岩石粉末会从空气中吸收二氧化碳用于增强土壤肥力。如果散布在海洋中，岩石粉末则会与海水发生反应，将二氧化碳转化为碳酸盐，沉入深海。在该技术中，如何经济的磨碎岩石是非常关键的一环。
4.海洋施肥
在海洋中撒入铁屑，能促进浮游生物的生长。浮游生物将二氧化碳吸入体内，转化为糖或细胞物质，它们死亡后会沉入海底。
对于这些技术哪些能够实现规模化，从而完成每年数十亿吨的碳捕集量。美国明尼阿波利斯州大平原研究所的工作人员也表示，现在花了太多时间讨论这些技术能够实现多大规模的负排放，这样的后果或许人类承受不起了，换一句话说，即使现在可能存在不确定性，也要着手开始实施负排放技术了。
随着人类社会对“温室效应”现象认识的不断深入，各国对减少二氧化碳排放量的要求日益紧迫。为了实现二氧化碳减排的目标，国际间正大力发展极具潜力的大规模CO2减排技术，因此，碳捕捉与封存技术在未来具有很大的应用发展前景。但是碳捕捉与封存技术仍处于不断认识与研究阶段，其安全性受到许多专家学者的质疑，另外碳捕捉与封存技术的成本问题也是各国面临的障碍。因此，碳捕捉与封存技术还需要各国家共同合作，完善法律法规，寻求更加经济合理的手段，促使该技术不断完善发展并广泛被各国应用于实践中。从可持续发展的眼光看，开发太阳能、风能等新能源，调整能源结构，使用低碳燃料或者无碳能源，是实现低碳经济、减少温室气体排放的最终有效途径。
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