双碳研究 | 新型碳捕获和储存方案：盐渍生物质

新型碳捕获和储存方案：盐渍生物质

加州大学伯克利分校的研究人员提出一种新型碳封存解决方案：将盐渍生物质埋在设计好的生物填埋场的干燥环境中，封存已经由植物光合作用固定的碳。这项研究论文发表在开放期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

研究人员将这种特殊的方法称为农业封存，用盐来抑制微生物活动、阻止生物分解，使埋藏的生物质保持干燥，从而稳定封存所有生物质碳。

论文主要作者、加州大学伯克利分校电气工程与计算机科学系研究生院教授埃利·雅布罗诺维奇（Eli Yablonovitch）表示，这种方法可实现碳负排放，有可能改变当前的局面。“我们认为，合理布设这种方案可以100%解决气候危机，而且成本可控。如果在全球范围内实施，这种负碳封存方法有可能消除当前以及前几年排放到大气中的二氧化碳。”

与以往实现碳中和的方案不同，农业封存寻求的不是碳中和，而是净负碳。根据这篇论文，每公吨干燥的生物质就有可能封存约2吨二氧化碳。

掩埋生物质以封存碳的方案越来越受欢迎，创业公司也在尝试掩埋各种植物以及木材。但确保地下生物质的稳定性是一个挑战，虽然储存环境中没有氧气，但厌氧微生物仍然可以存活，能够将生物质分解为二氧化碳和甲烷，因此这种封存方法充其量只能达到碳中性。

但一切生命都需要一样东西：水分。通过“水活性”来衡量环境中的水分，该值类似于相对湿度。如果内部水活性低于60%，所有生命活动都将停止，这是农业封存解决方案的基础。

该论文的共同作者、电气工程与计算机科学系研究员哈里·德克曼（Harry Deckman）表示：“以自然和农业为基础的技术最近很流行，这些技术在长期封存方面存在重大问题。我们提出的农业封存方法可以将碳封存在干燥的盐渍生物质中数千年，并保证其稳定性，与其他空气捕获技术相比，成本更低，固碳效率更高。”

除了具有长期稳定性，亚布洛诺维奇和德克曼的农业封存方法极具成本效益。对于农业和生物填埋方案，捕获和封存每吨二氧化碳的成本为60美元。相比之下，一些直接空气捕获和二氧化碳气体封存策略的成本为每吨600美元。

这种解决方案也可以在不占据粮田的情况下扩大规模。该技术使用的很多生物质作物可以种植在牧场和林地边缘，甚至可以种植在休耕的农田上。

农民收割这些生物质作物，将其晒干，然后埋在农业区的干燥生物填埋场中，填埋场位于地下数十米处，不会受到人类活动和自然灾害的影响。填埋区只占农业区的一小部分（0.0001%），换句话说，1公顷的生物填埋场可以掩埋1万公顷的生物质。此外，填埋场的顶部表面可以在事后恢复农业生产。

亚布洛诺维奇和德克曼估计，将现有农田转变为生物质农业大约需要一年的时间，而缺乏农业所需基础设施的未开垦土地，则需要更长的时间。生物质作物在一个生长季节内即可收割和封存。

研究人员计算出，利用这种方法封存世界上一半的温室气体（每年约200亿吨二氧化碳），需要占据世界上五分之一的耕地或十五分之一的土地面积（包括所有农田、牧场和森林）。根据他们的报告，土地占地面积与政府间气候变化专门委员会的许多温室气体减排模型（生物质生产相关）所需总面积相同或更小。

编译：张贝思（期刊部）

审校：廖靖倩（期刊部）

编辑：张贝思（期刊部）

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