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揭秘全球最大“空中吸碳”工厂:已运行1个月,每年把4000吨CO2变成石头

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文 | 学术头条,作者 | 吴婷婷,编辑 | 寇建超

旱灾、洪涝、冰川融化......当前,全球气候问题无疑成为了世界各国关注的焦点之一。

自工业革命以后,随着人类活动的增加,特别是化石燃料的不断消耗和森林植被的大量破坏,加速全球变暖的温室气体浓度不断增长。而在目前已发现的40多种温室气体中,二氧化碳则是最令人痛恨的罪魁祸首之一——如果能减少二氧化碳的排放量,或者做到有效清除,气候变暖问题将会得到有效的控制。

近年来,人类也一直在试图挽救这一气候危机。

今年 9 月,一所位于冰岛的二氧化碳净化工厂正式启动。这座名为 Orca 的净化工厂号称世界上最大的“直接空气捕捉”(DAC)装置,每年能够“吃掉”4000吨二氧化碳,并将其变成石头安全地储藏在地下。


图|Orca 除碳装置(来源:Grist)

值得一提的是,Orca 目前是全球唯一一家使用可再生能源并且能够安全地将碳储存在地下的储碳工厂要知道,以往的除碳装置一般使用天然气提供能量,并将捕获的二氧化碳直接出售,用于一些产品的制造或石油公司。

据公司负责人所说,Orca 只会排放不到其捕获10%的二氧化碳,但其建造成本在 1000 万到 1500 万美元之间,包括建设、场地开发和存储等。

这是除碳行业中的一大里程碑,对于实现将地球大气保持在宜居温度的目标至关重要。目前,Orca 已经开放“接单”,只要支付一定报酬,小到个人、大到企业,都可以享受到二氧化碳清除服务。

3 个步骤,吞噬 4000 吨二氧化碳

公开资料显示,Orca 在外形上由 8 个强大而紧凑的集装箱式的大型收集器组成,要想真正“吃掉”空气中的二氧化碳,需要以下 3 个步骤:

首先,需要使用一套由大堆金属“空气过滤器”组成的直接空气捕捉装置,它能够通过风扇从周围空气中“吸入”二氧化碳,然后用化学过滤器将其提取出来,剩余的空气则从另一边排出。一旦过滤器中的二氧化碳饱和,收集器就会关闭,以防止更多的空气进入。


图|Orca 的直接空气捕获装置(来源:Grist)

然后,则需要利用与工厂同处一地的地热发电厂提供的能量,对收集器内部以及捕获到的二氧化碳进行加热,这一操作会使二氧化碳从过滤器中释放,并以浓缩形式提取出来。


图|二氧化碳与玄武岩发生反应后形成的石头(来源:Grist)

最后,浓缩的二氧化碳与水结合后,会一同被泵入地下深处,在那里,二氧化碳分子与玄武岩发生反应,并在两年内“变成石头”储存起来,不仅可以永久地储存在深层地质构造中,之后也可以用来制造燃料、化学品、建筑材料和其他产品。

目前,微软公司就已经从 Orca 预购了 1400 吨碳去除剂,加拿大电商平台 Shopify 也预购了 5000 吨。

世界最大?还不够

尽管 Orca 每年能净化约 4000 吨二氧化碳,且是同类产品中的第一个达到该规模的,但这还远不及与全球气候变暖相关的规模。

为实现《巴黎协定》将全球平均气温升幅控制在显著低于 2°C 的水平等目标,全世界可能需要完成每年 150 万吨到 1500 万吨的碳去除量。

令人担忧的是,在过去的几十年中,全球碳排放总量整体上一直在呈增长趋势。2000-2019 年,全球二氧化碳排放量增加了40%。尤其是 2019 年,全球碳排放量多达 343.6 亿吨,创历史新高。在 2020 年,由于受全球新冠肺炎疫情影响,世界各地区碳排放量普遍减少,全球碳排放量下降至 322.8 亿吨,同比下降了 6.3%。

据国际能源署(IEA)统计数据显示,2020 年,全球碳排放主要来自能源发电与供热、交通运输、制造业与建筑业三个领域,分别占比 43%、26%、17%。

从各地区排放情况来看,目前亚太地区碳排放量在全球占比最大。2020 年,亚太地区碳排放量占全球总排放量的一半以上,合计占比达 52%,北美地区碳排放量占比为 16.6%;欧洲地区碳排放量占比为 11.1%。

因此,当前各行各业对碳去除服务的需求缺口依然很大,像 Orca 这样的除碳工厂可以用来抵消原本几乎不可能消除的温室气体排放。

实际上,世界上还有很多比其碳去除量更多的设备与工厂,它们也可能最终有助于逆转全球变暖的趋势

例如,早在 2017 年,当时全球最大的碳捕获项目 Petra Nova 设施就已正式投入使用。该设施每天能够从发电站尾气中捕获超过 5000 吨二氧化碳,每年捕集超过 140 万吨。不过,这些二氧化碳之后会将被注入附近的油田,用来提高油气的产量。


图 | Petra Nova 碳捕获装置就建在发电站旁(来源:Petra Nova 官网)

近年来,中国也不断推进碳去除进程。今年 8 月,中国首个海上二氧化碳封存示范工程就在南海的珠江口盆地启动,它通过收集油田群开发过程中产生的二氧化碳,然后将其封存在 800 米深处的咸水层中。咸水层的结构为穹顶式,还有泥质保护层,因此能够有效防止二氧化碳等气体溢出。


图 | 央视对该项目的报道(来源:网络)

据了解,本次海上二氧化碳封存项目实施后,预计高峰时每年可封存二氧化碳 30 万吨,累计封存二氧化碳 146 万吨以上,相当于植树近 1400 万棵、停开近100万辆轿车。

人类要想永久依存于大自然,就要想办法保护好大自然。

而事实上,我们在这方面的努力,做得还远远不够,

参考资料:

  • https://grist.org/technology/orca-the-largest-carbon-removal-facility-to-date-is-up-and-running/
  • https://www.iea.org/news/global-carbon-dioxide-emissions-are-set-for-their-second-biggest-increase-in-history
  • https://www.nrg.com/case-studies/petra-nova.html

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