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坑人的固碳人造树Comments>>

发表于 2011-03-26 15:46 | Tags 标签:, , , , ,

在微博上看到有人提到麻省理工科技创业网站的一篇文章,题为《人造树木把二氧化碳转换为氧气》[1],细读内容的话,会发现这篇文章实在是有些标题党,里面提到的人造树并不是能利用什么神奇的技术产生氧气。其实里面介绍的,是一个利用人造树木把空气中的二氧化碳分离出来,然后深埋储藏,以此来提供一种解决全球变暖问题的思路。这种做法是属于现在流行的解决由于二氧化碳大气含量导致的全球变暖问题的方法,称为固碳或者碳封存(参考白鸟的《二氧化碳的全球通缉令》[2]),一般是用绿色的植物来通过光合作用吸收二氧化碳,也有些设想是通过化学或者物理的方法。文章里面是这么介绍的:

“另据greenupgrade.com报道,这个创意是,空气流经这些人造树结构中的叶片。空气流经氢氧化钠(NaOH),这些氢氧化钠就在合成树里面,这时,二氧化碳会发生化学反应,产生碳酸钠(sodium)液体,这些碳酸钠液体会凝结,并汇集在合成树的底部。这就是一种存储机制,可以存储大气中多余的二氧化碳。”

在哥伦比亚大学(Columbia University)的网站上可以找到相关的新闻,根据新闻的内容,这个构想的固碳人造树高300英尺宽180英尺(见上面的艺术设计图),每年可以利用氢氧化钠吸收九万吨二氧化碳,大约相当于一万五千辆汽车每年的碳排放。

这个做法听起来很美:利用氢氧化钠从空气中吸收二氧化碳,然后将生成的碳酸钠储存起来,这样子把空气中的二氧化碳含量降低了,不就解决了全球变暖的问题么?这个反应是大家在初中化学里面学到过的,整个过程中,没有污染和碳排放,看上去非常低碳、环保、清洁。

然而,事情不能这么考虑。氢氧化钠在工业生产中是制造氯气的副产物,利用的是电解饱和食盐水(氯化钠溶液)的反应,这个过程中要耗费大量的能量,这意味着大量的碳排放。让我们来估计一下,利用氢氧化钠固碳划算吗?

根据从网上找到的数据,生产一吨的氢氧化钠耗费的电能基本都在2000度左右[3,4],让我们就按这个数值计算。如果用煤来发电的话,一度电耗费的煤大约在300克左右[5],那么,2000度电就需要约600千克煤,按照工信部的《烧碱行业清洁生产技术推行方案》,2012年每吨烧碱的能耗目标是700.5千克标准煤[6],所以这里600千克煤的估计相对小了一些,不过作为估算的数字来说,量级是没有问题的。考虑到煤里面绝大部分都是碳,这些煤会产生2.2吨的二氧化碳,而吸收这些二氧化碳,需要4吨氢氧化钠才可以。当然实际上煤里面并不全是碳(一般含碳量在60%左右),不过根据更准确的数字,每发一度电对应约一千克的二氧化碳排放[7],得到的二氧化碳数字差不多。简单来说,生产一吨氢氧化钠放出的二氧化碳,起码需要四吨氢氧化钠才能够完全吸收。即使考虑到生产氢氧化钠过程中的碳排放不应该全部算到氢氧化钠头上,一部分碳排放应该属于氯气,那样得到的数字会有所出入,但结论总是一样的:考虑到整个过程中的碳排放,这种固碳方法实质上会增加碳排放,并不划算。如果考虑到发电过程中二氧化硫或者氮氧化物等污染物的排放的话,就更不划算了。

也许有读者会说,这是因为用的电是火电厂产生的,发电的过程中有碳排放,不环保,如果用核电、水电、太阳能,就划算了。实际上,目前地球上大部分的电能都是通过燃烧化石燃料获得的,只有极少数国家新能源才占总发电量的大部分,比如法国,核电占总量的约80%。即使如此,在能源危机日渐显现的今天,把宝贵的能源用在电解生产用于固碳的氢氧化钠上也是很浪费的。再说,这样固碳的到的产物是碳酸钠,这并不是一种很好的碳封存的物质。碳酸钠很容易溶于水,使得我们很难将它深埋在地下或者海底。另外,碳酸钠遇到酸性物质,将剧烈反应,放出二氧化碳。因此在实际的操作中,如果不能将碳酸钠妥善地和外界隔绝,就起不到固碳的作用;而这样封存起来,成本会很高。即使不考虑固碳人造树的生产、维护,这也并不是一种经济有效的固碳方法。

虽说如此,这种方法不失为一种比较好的低碳、环保的概念性宣传材料。另外,如果一个国家能够以适当的价格从另外一个国家进口氢氧化钠,用于这种固碳人造树的话,即使是固碳的效果并不理想,在实际统计上可以抵消自己国家的碳排放并大量增加氢氧化钠出口国的碳排放,不失为一种在碳减排国际评比中的有效政治手段。

面对形形色色的绿色、环保、低碳的倡议、活动和技术发明,我们首先需要问的,是它从经济上、从环境上、从政治上是否划得来,是否真的能够起到宣称的作用。做出这样的判 断需要对整个过程详细考察和计算,分析是不是经济划算,是不是真正能够起到宣称的保护环境,节能减排的作用,从整个社会和技术发展的角度进行经济补贴长远看起来是否划算,等等。然后,才能决定是否真正给它贴上绿色、环保、低碳的标签。比如,“地球一小时”的活动,实际上并不能够起到节能减排的作用,甚至可能因为点燃蜡烛而产生多余的碳排放[8],作为一种宣传环保的活动形式可以理解,但是并不能作为节能减排的良药。

真诚感谢白鸟橡树村poguy对本文的帮助。

备注:这篇文章主要是针对中文新闻里面描写的内容,即使用NaOH吸收二氧化碳并将碳酸钠埋于地下[1]。经过更仔细地资料调查,在哥伦比亚大学的相关新闻、BREAKTHROUGH Blog上对Lackner教授的访谈等资料中,关于固碳人造树使用的具体化学物质和流程都没有仔细地描述;在Lackner教授等人创办的公司网站、以及关于他们公司成功验证固碳装置的新闻、Lackner教授的相关文章里面(链接1链接2),也找不到相应的细节内容。不过可以肯定,中文新闻[1]里面关于将碳酸钠深埋的描述应为没有根据的说法,在其他的资料里面,吸收的二氧化碳在构想里面是可以作为油田的填充物、汽水公司的生产原料等等。并且,在这些资料里面,Lackner教授提出了应该使用可以循环的吸收物质,并进行了吸收二氧化碳能力和经济方面的估算。因此,这篇文章里的具体思考,应只针对新闻[1],主要的目的是给大家提供一种关于环保活动和技术的不同思考角度,如果此文导致了对Lackner教授相关工作的误伤,笔者表示歉意。

参考资料:
1.麻省理工科技创业网站,《人造树木把二氧化碳转换为氧气》,
http://www.mittrchinese.com/single.php?p=30395
2. 科学松鼠会白鸟二氧化碳的全球通缉令》,http://songshuhui.net/archives/22671
3. 百度百科,《离子膜电解法》,http://baike.baidu.com/view/3046702.htm
4. 海川论坛,氯碱化工版《电解能耗问题》,http://bbs.hcbbs.com/viewthread.php?tid=337063
5. 科学松鼠会,《中国再次刷新火电机组最低煤耗世界纪录》,http://songshuhui.net/archives/50680
6. 中华人民共和国工业和信息化部,《烧碱行业清洁生产技术推行方案》,
http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11295091/13028361.html
7. Hong Huo et. al., Environ. Sci. Technol. 44, 4856-4861 (2010).
8. 科学松鼠会,潘龙(北京交通大学),《“熄灯一小时”会破坏电网吗?》,
http://songshuhui.net/archives/36020

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54 Responses to “坑人的固碳人造树”

  1. naiyoujjyy说道:

    我就说不靠谱的嘛...

  2. moplee说道:

    现在科学家都怎么回事,实际的不搞,去搞一些无厘头的。真该修一下哲学,不然都走歪了

    • 西贝心合说道:

      个人感觉  很多发明都是建立在一些无厘头的想法之上的 说不定将来NaOH会有更廉价的方法获得呢  相对论刚出世的时候是啥样子  现在呢?
        球齿轮原本不也是一个概念吗?现在不也逐渐进入生产与生活了嘛 呵呵
      当然,本人没有刻意找茬的意思,仅为探讨

      • 沐右说道:

        我觉得吧,对于像相对论那样的纯理论的研究来说,回报周期是比较长,回报率是比较低的。大部分纯理论的研究最后对经济本身没有什么影响,很多要到数十年甚至百年之后才有可以利用的地方。
        而对于这种实用性比较强,一旦认可很快就会投入使用的技术来说(比如说某环保团体开始投资搞这个),可行性验证要求是比较高的。
        NaOH的能量成本将来有可能降低,但是在可以预见的将来,能效高很多的新方法可能并不现实。烧碱已经是一个很多年发展的老产业了,到现在技术已经非常成熟。单就电解食盐水这种方法来说,能耗是有其理论最低限制的,很难有大幅度的变化。

  3. bftpy说道:

    没事~2012也快了么~呵呵

  4. Izual_Yang说道:

    我还在译言上看到老外提出用生石灰倒到海水里固碳的呢……那人估计不知道生石灰怎么来的

  5. 说道:

    植树是王道

  6. 牛魔王说道:

    我记得见过另一个设计是以与上面相同的造型,建设摩天大苗圃,把氢氧化钠换成绿色植物。不过这样效率似乎比氢氧化钠固碳要慢得多,不过比较适合在不宜种树的地方搞绿化。

  7. aprilove说道:

    恭喜松鼠会恢复正常!!豆瓣观光团发来贺电~~

  8. aprilove说道:

    恭喜松鼠会恢复正常!!豆瓣观光团发来贺电~~

  9. andrew说道:

    唉,被攻击了整整三天了吧,网站的防护可见一斑啊

    • 依山居说道:

      有些机房或者ISP会直接把受攻击的服务器封掉。以免影响他们的服务。

  10. 吼海雕说道:

    技术学家就是要提出各种各样的技术方案,然后再由经济学家评估其经济可行性。不管怎么说,首先是要创意。

    • nipper说道:

      对,证明不可行的过程,有时比结论更重要。

      经验和工艺都是这么积累出来的。

      • 沐右说道:

        说老实话,他这个创意还是很有趣的,当然树很丑。。。。。
        不过判断是否划得来并不一定需要经济学家的,我们自己就可以。
        看,我已经给大家证明了一个做物理的书呆子也可以判断的。。。。。。

        • SUN说道:

          最近听了一个报告也恰巧讲到这个人造树,不过报告的主题是即使从现在开始实施无论怎样的减碳固碳措施对升温的减缓作用都相当有限,更不必说不采取任何措施,或者排放更甚的结果了,相当悲观。

  11. 青春不痛说道:

    极同意这段话“比如,“地球一小时”的活动,实际上并不能够起到节能减排的作用,甚至可能因为点燃蜡烛而产生多余的碳排放[8],作为一种宣传环保的活动形式可以理解,但是并不能作为节能减排的良药。”
    说得好!环保,不应是形式主义,而是真正实在的!

  12. ROC说道:

    第一次听说人造树!确实比较新鲜!这种技术似乎用在用新能源发电的将来还行,而且只是为应对气候变暖,或许以后还有更好的办法!但唯有有提倡并实施绿化才是关键!尽量用最自然的方法去化解由于人类短浅、贪婪给地球及自己带来的灾难,任重道远!

  13. 包子皮说道:

    倒数第二段说的那种“碳素经济”
    我貌似在某部科幻动漫里看到过

  14. thomson说道:

    哈哈,这种事情本来就是很不靠谱的事实,只不过是有些人坐在办公室里呆呆得想出来的一些事情,做为一名科学工作者,完全没有必要理会,这种东西还是少看中文网站吧!

  15. 西红柿炒自己说道:

    任何想法总有缺陷,慢慢改进嘛,不管啥玩意都是这样的……

  16. 生命收割者说道:

    刻意生产NaOH来吸收CO2当然是不环保的,但是如果用的是某些化工过程中产生的副产物NaOH呢?那就是废物利用了,在工业区建几个倒是有用的。当然,主要方法还是植树。

    • 雞蛋頭说道:

      現在還沒聽說有哪個工業生產出大量 NaOH 免費送人還沒人要。也許某些地方有些工廠的 NaOH 副產品因為品質不好,位置太偏遠而銷不出去。你當然可以在那些地方裝幾棵樹吸收 CO2,但是要用那一點廢渣等級的 NaOH 拯救地球,想都別想。

  17. twilightlee说道:

    煤,石油固定了大量的碳,这些碳是哪里来的?还不是远古时候存在于大气中的,可见远古时候大气中的碳比现在多,生物不是照样生存?
    谁来解惑一下?

    • 迷途说道:

      呵,这个好解释,你弄清煤和石油怎么来的就清楚了,相反,以前不但二氧化碳不会多,反而会比现在少

      • twilightlee说道:

        以我的理解,煤和石油是远古生物吸收了大气中的二氧化碳,经过一系列变化生成的。打个比方,地球上的所有煤和石油固定了远古时候的1亿吨二氧化碳,现在只用掉了八千万吨,还没把以前固定的释放完,为何说“以前不但二氧化碳不会多,反而会比现在少”

        • brabara说道:

          煤的形成一般需要几千万到几亿年的时间 ,石油的生成至少需要200万年的时间,这么长时间的碳积累,在几百年内消耗完,你想想看吧

    • 二次元说道:

      碳有很多种形式的,二氧化碳只是一种形式,大气中的甲烷,其他各类烷烃芳香,还有生物体也是以碳为主体的。次外还有很多碳的矿物盐,例如碳酸钙。如果碳都跑大气中去那生命也就没了

    • Ent说道:

      当然存在能够照样生存的生物,但人类能不能照样生存就不好说了。

    • Izual_Yang说道:

      从根本上讲,宇宙中的碳是来自氦的聚变。远古时代大气中的碳不一定都是二氧化碳形式,说不定还有甲烷啥的,不过二氧化碳含量肯定比现在高,随着植物的出现和进化才逐渐降下来的。

  18. piccolo说道:

    恭喜松鼠会恢复正常。好多天不能访问了。

  19. 二次元说道:

    用NaOH真是太夸张了,那要多少原料啊。觉得还是用蓝藻什么的,组装成吸收池之类的靠谱些,产物是氧和葡萄糖

  20. vitamin说道:

    就是,氢氧化钠挺贵的,老邓经常强调,用氢氧化钙和碳酸钠制氢氧化钠合理。。。电解成本就不高吗?

    • 周明玮说道:

      氢氧化钙就是熟石灰,它的原料生石灰通常用石灰石和焦炭混合后,通过焦炭的燃烧加热石灰石制成,制取过程中会排放大量二氧化碳,如果不回收利用,就不环保了。

  21. 大蔥说道:

    我看過一個關於人造樹的紀錄片,裡面好像說人造樹是由一種特殊的塑料做成,這種塑料會吸收二氧化碳,在水里又會釋放二氧化碳。好像科學家早就已經否定了用NaOH了啊

    • 雞蛋頭说道:

      不管怎麼設計,還是需要能量。

    • Dr Zhang说道:

      我也看到这个节目了,但是没查到是什么材料

  22. 我爱养生网说道:

    大自然进化的结果不会输给人造的 人不是gad

  23. MILESJ说道:

    如果新能源成为主流,主题就不是固碳了,固碳的工作留给植物慢慢消化,足以。
    目前讨论固碳,只能说是寻求生态环境的平衡点,不要让平衡点的偏移速度加快就好了,剩下的该干嘛干嘛,没有那种方案会是"速效救心丸"。

  24. Tortoise~龟说道:

    很奇怪的一个想法~不过划时代的进步都是从不着边的想法开始的~

  25. zelloss说道:

    然而,事情不能这么考虑。氢氧化钠在工业生产中是制造氯气的副产物

    既然NaOH是制造氯气的副产物,那么这种环保的固碳树,也并非毫无用处。
    既然NaOH是制造氯气的副产物,那么“生产一吨的氢氧化钠耗费的电能基本都在2000度左右”这种算法是否合适。毕竟,即使我们不用NaOH去吸收二氧化碳,那么制造氯气的过程中,也已经排放了大量的二氧化碳啊。

    比如制造氯气要放出4个单位的二氧化碳,而制造氯气的副产品氢氧化钠可以吸收1个单位的二氧化碳,那么实际上仍然是减少了二氧化碳的排放量呀

    • Izual_Yang说道:

      植物固碳只要太阳还在,就能一直运转下去,化石燃料中的化学能也都是从光合作用来的。
      而用氢氧化钠吸收二氧化碳,产物不易封存(文中已经强调过了),时刻担心会不会重新释放二氧化碳不说。就算能够完美封存,那以后的人挖出碳酸钠什么的,发电厂或者汽车不烧这玩意啊。

      “那么实际上仍然是减少了二氧化碳的排放量呀”,制造得越多排得越多,哪里减了?

  26. happybear说道:

    想法不错,但要切合实际。不要停留在理论层面,具体的市场调研等都要考虑一下,或许某一天会实现的,但愿那是真正的环保,绿色

  27. asdf说道:

    最不坑人就是最天然的方式。这种方式已经经过几十亿年自然演化,由自然法则证明有效,最有助于维持系统稳定。比只有几百年近代科学历史的人类拍拍脑袋想出来的靠谱多了。

  28. boatbeat说道:

    我认为,所有的记者都必须背会热力学三大定律才可以报道能源科技的新闻。

  29. selta说道:

    global warming和减排问题,说到底,还是一个怎么解决新能源的问题。如同减排树这样的项目有很多,比如把二氧化碳固化,储存到海底之类的。终究是治标不治本。

  30. ZKL47说道:

    有些专家坑人,关键是把二氧化碳还原为氧气,所以发展海水植物最重要,比如红树、海藻。

  31. SS616说道:

    我记得看过相关文章,NaOH吸收CO2后还要通过其他途径继续反应,将CO2释出,整个过程NaOH并不损耗。所以你喷的不对。我说的文章曾经发表在Science & Vie或者Scientific American上,我记得很清楚。

  32. 尤毅说道:

    生产一吨氢氧化钠放出的二氧化碳,起码需要四吨氢氧化钠才能够完全吸收。

  33. 周明玮说道:

    现在工业中普遍使用的方法是:用NaOH吸收CO2,生成Na2CO3,电解后生成NaOH、O2、H2和CO2,后两者可以经过催化合成CH3OH最为化工原料。

  34. 张大侠说道:

    欧洲国家当初工业革命排多少二氧化碳,如今都转型了,就说什么碳税,什么新能源设备,吸收二氧化碳设备,归根结底是在欺诈,阻碍你发展。全球变暖?我真不相信。环境固然需要保护,但一直在盲目跟着说谎者走,不觉得很搞笑吗?