氣候變遷學堂:WRI:六種方式移除空氣中的二氧化碳

作者:info 於 2019-01-02
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圖文來自:https://www.csronereporting.com/



WRI:六種方式移除空氣中的二氧化碳

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自從工業革命以來,人類排放超過20兆噸二氧化碳於大氣中,高濃度的溫室氣體是造成全球暖化的原因,若再不採取行動,氣候變遷所帶來的熱浪、森林大火及海平面上升等自然災害問題將愈演愈烈。

 

世界資源研究所( World Resources Institute) 便揭露了各種移除二氧化碳的可能方法與差異。

 

(一)森林

樹木能藉由光合作用消耗二氧化碳,透過擴大森林面積、復育現有森林以及積極管理森林,讓大氣中的「碳」可經由光合作用儲存在木材和土壤當中。科學家指出,這些措施在美國每年能清除數億公噸的二氧化碳。復育1英畝(0.4公頃)的溫帶森林,每年約可封存3公噸的二氧化碳,這個做法比其他方式便宜(低於每公噸1,500台幣),過程中還能產生清潔的水和空氣,一舉數得。

當然,造林除碳也會面臨一些問題,某個地區的森林擴張可能會犧牲其他地區的森林,例如:A地區將農田轉為森林進而減少農地的面積,除非農業生產率能夠提升,否則B地區必須將森林轉變為農地,才能產出足夠的糧食。這是個動態的過程,因此,復育森林、管理森林、在農地外造林的工作就更為重要。

 

(二)農地

土壤能夠自然地儲存碳,而將碳「儲存」於農地中也不失是個好方法。在農地裸露的情況下種植覆蓋作物,可以增加光合作用的效果,1英畝(0.4公頃)的農地每年約能儲存半公噸的二氧化碳。另外,在廣大的農場上種植樹木,不但能增加土壤肥沃度和作物產量,還能同時能提供家畜遮蔭處和飼料,可說是一舉數得。況且,在美國就有超過9億英畝的農地,即便每英畝土壤的微小除碳也能產生巨大影響。

不過,有效地管理大規模的農地相當困難,尤其大自然生態系統多變,預測、測量及監控農地的除碳效益也將是一大難題。此外,由於此項計畫藉由大面積的農地清除大量的碳,政府、農民以及房地產投資業者也將因此掀起一大論戰。

 

(三)生物能源與碳收集和儲存技術(BECCS)

BECCS是利用光合作用來應對氣候變化的另一種方式,但它比種植樹木或管理農地複雜得多。BECCS是在工業、電力或運輸等部門使用生質能源的過程中,在二氧化碳排放到空氣中之前將其收集起來,存放在地底下或能長期使用的產品中(如混凝土)。某些BECCS的使用方法,是將農業殘餘物或垃圾等廢棄物轉化為燃料,這個方法不需要另外使用土地或設備,可能是BECCS未來發展的主軸。

但是,如果過度依賴生物能源作物,會間接影響糧食生產或自然生態系統,加劇糧食安全和生態系統的不穩定,可能將適得其反。

 

(四)從空氣中捕獲

此項方式運用化學洗滌的方式從空氣中捕捉二氧化碳,並將其儲存在地底或能長期使用的產品中(如混凝土),這項新技術與發電廠、工業設施等各種排放源的碳收集技術的原理相同。不同之處在於,直接從空氣中收集可以從大氣中去除碳,而不是減少碳排放,測量和評估效益相對簡單。

但這項技術還處於研發階段,十分昂貴,很難確定新技術的成本,最近一項研究估計每公噸收集成本約為3,000~7,000台幣。

此外,從空氣中收集需要大量的熱能和電力,從空氣中清除1,000兆噸的二氧化碳,需要消耗2050年美國預計能源產量的7%,因此,新技術有賴低碳能源提供動力。

 

(五)從海水中收集

從海水中收集的方法類似於從空氣中收集,透過減少海水中二氧化碳的濃度,海水會從空氣中吸收更多的二氧化碳以獲得動態平衡。海水是比空氣更加濃縮的二氧化碳溶液,也就是說,相較於從空氣中收集,從海水中收集的效率會更高。但海水比空氣重的多,將會耗費更大的能量來移動海水,同時還必須克服惡劣的海洋環境。

目前,美國海軍已經開發出海水收集裝置的原型,收集的二氧化碳可以轉化為船隻燃料(海軍還有備用的核能源),這種技術可以讓船隻自己製造燃料,長期在海上工作。

 

(六)增加風化作用

有些礦物質會自然地與二氧化碳產生反應,將「碳」從氣體轉化為固體,這個過程被稱為「風化作用」。風化作用的過程通常相當緩慢,但科學家正在研究如何加速風化作用。例如:把地下水抽到地表與礦物進行反應、將空氣移動到採礦作業後所留下的大量礦物質中,科學家們表示,增強風化作用是有可能的,但還需要更多的研究來確定這種方法的成本效益和應用方式。

 

未來展望

雖然不清楚哪種碳收集策略未來可以實際應用在大規模的減碳,但每一種碳收集方法都有前途與挑戰,可以確定的是收集及儲存大氣中的二氧化碳是對抗全球暖化、氣候變遷不可或缺的策略。

 

資料來源:WRI及CSRone永續報告平台

WRI:六種方式移除空氣中的二氧化碳