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二氧化碳的全球通缉令Comments>>

发表于 2009-11-20 09:00 | Tags 标签:

clip_image002谁是那个最著名的全球通缉犯?谁现在是人人喊打必欲除之而后快?谁让人类恨得牙根痒痒想要将它掐死在襁褓之中?本.拉登?那你就孤陋寡闻了,现如今让全世界超越了种族与地域的界限而同仇敌忾的,是二氧化碳。

随着越来越多的证据表明是人类活动排放出的二氧化碳造成了气候变化,各国政府、研究机构、公益组织都在设法减少二氧化碳的排放,包括发展风电、水电、太阳能等排放二氧化碳少的能源项目;研究更清洁的技术设备;号召大众选择更简单的生活方式等等。除了这些将敌人消灭在摇篮里的方法,还有一类广受瞩目的技术——碳捕获与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS),寄希望于将已经或即将排出的二氧化碳捉拿归案,以免它们出去惹是生非。

人类社会经过三十余年的研究与实践,现在发展出了追捕二氧化碳的三步曲:围剿,学名“捕集”;押运;和永久羁押,专家叫“封存”。

捕集——挑肥的地方下网

就像捕鱼要去鱼群活动的范围一样,全球的火力发电站是排放二氧化碳最密集的地方,占到了人类活动排放二氧化碳总量的四分之一,研究者们通常都在这里下手。火力发电站的化石燃料,包括石油、煤、天然气等,燃烧后排放出混杂着氮气、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳和各种粉尘杂质的烟气。

这些尾气中,个别的不是污染物,比如氮气,完全是随着燃烧充氧的过程混进工厂的,处理尾气的设备奈何它不得,也不需要奈何它;大部分虽然没有温室效应,但是污染物,比如二氧化硫,危害植物叶片和人类呼吸系统,还造成酸雨,一定要用脱硫装置处理掉,当然,这些技术目前已经很成熟了;再比如一氧化碳,是燃烧过程中氧供应不充足产生的副产品,但对生物体的毒害作用很大,还是光化学烟雾的重要参与者,想解决它,就需要在燃烧阶段下点功夫,多赶点氧气进去工作;另外还有一些不是气体的东西也随着气流逃了出来,比如像煤里的硫化亚铁这样不能燃烧的东西,是需要用后面的除尘装置拦截下来的;除此之外,才是温室效应的主角,二氧化碳。

要想在这一群一哄而散的乌合之众里面二氧化碳提溜出来,绳之以法,就是科学家施展拳脚的机会了。

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一种分离方法是利用它们各自不同的气化温度和压力,在一个高压塔里进行分馏。这在任何电厂只要配置相关设备都可能实现,不过因为要维持高压环境,运行成本不菲。

还可以将烟气通入Ca(OH)2或者NaOH的溶液中,二氧化硫和二氧化碳就会和碱液反应而被截留下来,然后把这个溶液再改成酸性环境,在不同的pH值下,二氧化碳和二氧化硫就会分别释放出来。这个方法的问题在于会产生强酸强碱的废液,治理需要费用;而且反应速度比较慢,反应过程控制的不好分离出来的气体就不纯。

另外还有一种方法可以把打酱油的氮气提前解决掉,在化石燃料燃烧前,通入反应器中的就不是空气,而是纯度较高的氧气,这样就不用为氮气和一氧化碳发愁了。不过高纯氧气的价格又成了发电厂的紧箍咒。而且这种设备是需要加在燃烧装置之前的,已经建成的电厂就够呛能用了,又是一重限制。

不管怎么说,获得了高浓度的二氧化碳,下一步就是把它们押送到牢房了。

相比于围剿和羁押,押运算是简单的步骤,二氧化碳装在高压大罐里,用火车汽车轮船都行,因地制宜,如果签订了长期供货合同,还可以铺设管道。

运到哪里去呢?我们给二氧化碳定的是无期徒刑,它需要一个永无出头之日的地方。

封存——哪里够格做阿兹卡班?

想要二氧化碳不再为祸人间,可以对它进行肉体,或者精神的囚禁。把它关在一个幽深的囚室里,比如地下几百上千米的油气田孔隙、咸水层、废弃煤井、深海海床…或者,制造一起包办婚姻,让它跟金属离子结合成碳酸盐,或者和无机元素化合成有机物。

把二氧化碳注入油井最早是为了提高油田的采收率,如果不采取特殊措施,一个油田在采油机的作用下最多只能有一半左右的原油能抽提上来,另外一半赖在地层里不挤兑不挪窝。于是采油厂会往里面注水、加表面活性剂增加水里的溶油量,或者送二氧化碳来把地里的油压出来。对于天然气田也可以用这个方法提高采收率。温室效应成为全球环境问题之后,这个经济行为被赋予了高于经济价值的新意义,人们发现甚至可以把这些碍眼的气体放到废弃的煤井,或者用不了的地下咸水层里。当然,如果放到深海海床下,有两层被盖着,(地质结构和深海)似乎就更稳妥了。

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这些天然的或者人挖的大坑似乎解决了大麻烦,但科学家的天职就是质疑,它们也的确存在问题。深层高压结构似乎是给二氧化碳施加着无法挣脱的束缚,可一旦在某些情况下,负责羁押的摄魂怪开了小差,放出来的可不是哈利.波特温柔的教父。人们最担心的是地震对地层结构造成破坏后的井喷,和地层中没有发现的裂隙暗度陈仓。

还有一部分科学家致力于撮合二氧化碳和各种物质结合。如果能够摸清双方的口味(反应发生的条件),聘请高效的媒婆(催化剂),前景也很诱人。

地球上广泛存在着钙镁硅酸盐,比如硅灰石CaSiO3、橄榄石Mg2SiO4、蛇纹石Mg3Si2O5(OH)4等等,这些物质本来就可以在自然条件下缓慢的与二氧化碳反应,如果增加媒介物质,控制反应条件,俩人腼腆的恋爱过程可以被缩短到几小时。被离子键抓住的二氧化碳想离婚绝对比逃出阿兹卡班更难,那种大规模的越狱事件更不会出现。甚至有一小撮科学家正在想办法拉拢二氧化碳和固体废弃物,让垃圾里的金属离子发挥余热。

另外有些科学家则致力于撮合二氧化碳和氢气,两者结合后有望成为甲酸、甲醇、甲酸甲酯…或者让二氧化碳与烯、炔、酚发生反应,生成的物质可以用做各种化工原料。人类将绝大多数的石油当做燃料烧掉了,其更重要的功能——化工原料同时在被极大的浪费。如果能失之东隅收之桑榆,倒也不错。

撮合一门婚事无论怎么说也是不大容易的,需要大量的财力、物力,最后还不一定能成功。所以尽管婚姻关系对二氧化碳的束缚能力更强,却因为材料和成本的限制而难以规模化。

科学家们摇摆在肉体束缚可能的集体暴动和精神束缚的昂贵造价之间,不得不承认CCS技术目前还飘渺的仿佛海市蜃楼,只停留在做做现场实验的阶段。相信科技的发展最终会把这一梦想变得如海水淡化般渐渐走入寻常百姓家,但我们发烧的地球还能等到那一天再来拯救吗?

还是套用一句老话,要想cool,少开汽车多种树~~~

参考文献:

1. 四月,碳捕获与气候变化的未来——气候酷派媒体研修班回顾https://songshuhui.net/archives/15395.html

2. 古欣, 给地球降温的妙招:把二氧化碳沉入海底,科学24小时。

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27 Responses to “二氧化碳的全球通缉令”

  1. wyj说道:

    从哪里来的就应该去哪1

  2. linmusen01说道:

    从第一次看到Carbon Capture and Storage这个词的时候就觉得这个讨论很无聊。为什么所谓的科学家总有那么高的控制欲?为什么就不能极大的推广我们身边的植物的威力?要知道,有很多植物的二氧化碳捕获能力可不是可以小觑的。而且如果能够真正很好的利用沼气工程,让C作为媒介,低成本,多用途的生产能源、食品、生活用品什么的,岂不是一举多得?
    虽然,可能我的想法中未免有很多幼稚的地方。但是我认为,对待这个问题,用中国古老的哲学系统很容易就应该能够参破。不就是一个“道”而已吗?
    二氧化碳自古有之,用自然之道解决这个问题岂不快哉?何乐而不为?
    其实,仔细的观察现今世界的种种祸患,归根结底还是人口祸患。作为人类,能够解决的祸患,或者说有资格去解决的祸患也就只有人类自己而已。
    人类的减少,就会使得需求减少。如果人类的数量有限,人的欲望再大,也不会是产生需求的黑洞。正是无限膨胀的人口,才使得人的欲望无限的增加。

    • 儒客小子说道:

      有一期的Dr you里我也谈了下二氧化碳的问题https://songshuhui.net/archives/11920.html很希望有人讨论下的。
      利用植物的光合作用总和大于燃料消耗和各种呼吸作用,应该是比较低成本的做法。

    • cecil说道:

      植物最后不都烧了么。

    • newgnaw说道:

      人口的确是大问题,大规模的消耗各种能源和原材料,大量排放生产副产品就是环境污染的本质了。
      种树当然是最低成本的固碳方法,不过问题是效率也不高。
      现在人类需求这么旺盛的情况下,专门开辟出大量的土地用于植树造林也不易实现。
      而且植物也是在特定的生长周期中固碳效率比较高的。
      各种方法都是有利有弊了,我们也只能是夹缝之中求生存。

  3. 天空乐章说道:

    沙发……二氧化碳确实是温室效应的罪魁祸首吗?我觉得水蒸汽和云层小液滴更像,毕竟水的比热容远大于二氧化碳,反射率更是远超二氧化碳,而且我们正处于第四季冰川与第五集冰川之间的温暖期,额……个人认为,温室效应是一个综合了很多方面的问题……

    • newgnaw说道:

      水蒸气的确温室效应也不小,
      所以这里存在一个很常见的误解。水蒸气是一种在自然状态下就很丰富的气体,
      自然行为和人类活动并不会很显著的影响它的总量,因而它对全球温度的贡献是一个恒定值。
      现在我们关注的是温度的上升,这种上升极大可能是人类活动排放造成大气中二氧化碳上升引起的。
      我们关注的是变多的这部分,并不是说地球越凉越好。

  4. laoji2211说道:

    前两天看新闻 还讲了我国的CCS技术与应用,问题的关键就是成本,国际上运行成本在50-70个美金,新闻里讲的例子的成本是420RMB,而且二氧化碳的市场应用也是比较大的,只是前期设备投入太大,是该项技术大范围应用的瓶颈。
    PS:前段时间看了一个纪录片《全球变暖大骗局》,是给二氧化碳平反的。片中说全球变暖的罪魁祸首不是二氧化碳,之所以把矛头指向二氧化碳,是大国出于经济目的的说法,打压不发达地区的工业化发展……

    • psychqm说道:

      另一种说法是:以后二氧化碳和排放量和各国GDP挂钩,即要拿出GDP的百分之多少来“购买”排放的二氧化碳。大国宣扬全球变暖并非为了打压不发达地区,而是想要将不发达地区变成自己的废料处理场。

      • newgnaw说道:

        任何问题拿到政治层面去谈的时候都是实现国家总体利益的手段,
        气候变化这个话题有很多层面,我们只能关注技术层面,
        政治和社会层面上的东西并非松鼠所长,也很难说清,
        政治层面上可以多听听各方的声音,大致能有一个自己的看法吧。
        不管气候变化这个问题目前在国际政治上充当了什么样的角色,
        我们在技术层面是应该不断开发新的节能减排固碳技术的,
        不管气候变化当前存在怎样的争议
        (我在 [愚人节专辑]辟谣数篇 中提到了当前存在争议的地方)
        人类活动产生的二氧化碳持续排放到大气中是不合适的,应该被控制的,
        也极有可能是引起目前多种环境问题的元凶。

        • Marsli说道:

          顶一个,凡是都应该从自己身上找原因,知错就要改嘛,别让那些民族情绪影响我们科学的成果

          • Marsli说道:

            顶一个~~~凡事都应该从自己身上找原因,知错就要改嘛,别让民族情绪影响我们科学的判断

  5. 小洗说道:

    是谁制造了那么多CO2,是人呀,所以人才是罪魁祸首!
    花那么大的工夫填埋CO2,只会吃力,而过程中还要消耗大量能源,间接地又产生更多CO2。

    多种树,减排放,才是“道”!

  6. cooper说道:

    万物本无心 善恶全由人

  7. 橙色波浪说道:

    做大棚时还要上石灰、烧稻杆、堆农肥等方法积攒CO2的~~

  8. Lenin说道:

    上石灰不是吸收CO2吗?我看是为了加热。

  9. [...] Posted 二氧化碳的全球通缉令 [...]

  10. 八爪鱼说道:

    要是能把co2直接分离成氧气和钻石多好。

    • newgnaw说道:

      八爪 你数钱数到自然醒了吧 哈哈!

      咱还是期待一下把二氧化碳变成纤维素和氧气比较现实

  11. 忘颜说道:

    agree with 八爪鱼

  12. konw说道:

    二氧化碳便宜的转为可燃气体等燃料,这不是违法能量守恒定律?

  13. Marsli说道:

    我的问题可能很幼稚,请问各位一下,将那么大量的二氧化碳转化成为各种物质,期间放出的热量会不会直接加重全球变暖呢?

    • newgnaw说道:

      这问题其实挺有意思的哈,
      如果按化学反应的热力学过程来说,理论上,既然有机物燃烧产生二氧化碳的过程是放热的,那么反向反应就应该是吸热的。
      不过,应该是考虑热力学第二定律,封闭体系的熵是持续增加的,那么我们转化的过程中,因为能量利用率低,整个转化过程会造成放热。
      不过,更主要的,其实气候变化最主要的原因不是因为我们释放了很多热量,而是因为二氧化碳边多了,我们释放的热量不能散步到宇宙中去,而堆积在我们这个星球上了。
      好复杂

  14. 清醒笑说道:

    相信科学,人类能抢走一个C,哟西,自剩两个圈//////;‘’。。、【、;】‘、、“【

  15. [...] 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。” [...]

  16. [...] 2. 科学松鼠会,白鸟《二氧化碳的全球通缉令》,https://songshuhui.net/archives/22671 3. 百度百科,《离子膜电解法》,http://baike.baidu.com/view/3046702.htm 4. [...]

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