捕捉二氧化碳，已經到了實操階段。|圖蟲創意

　　來源 | 科普中國-未來耀科學

　　在應對氣候變化的全球挑戰中 ，減輕碳排已經成為(wei) 世界共識。然而現代工業(ye) 不可能離開碳排放，一味強調減排可能導致正常生產(chan) 受影響。如何遏製氣候變化？主動出擊“捕捉”二氧化碳，可能是一個(ge) 必要手段。碳捕捉具體(ti) 怎麽(me) 實現？目前做到哪一步了？

　　在2021年4月22日的科普中國-未來耀科學“世界地球日”特別直播中，中國石油大學非常規科學技術研究院教授彭勃，和北京工業(ye) 大學環境與(yu) 生命學部李睿博士，對此進行了一場硬核科普。

　　為(wei) 什麽(me) 難減少碳排？

　　最近兩(liang) 個(ge) 名詞常一起出現，“碳達峰”和“碳中和”。碳中和是指依靠植樹、減排等各種手段，自己抵消自己產(chan) 生的碳排放，實現正負抵消，達到相對“零排放”。

　　那什麽(me) 是“碳達峰”呢？彭勃介紹，“碳達峰”就是讓國家整體(ti) 的二氧化碳排放量，到一定時期，例如到2030年達到一個(ge) 峰值，之後再讓其逐漸減少。

　　為(wei) 什麽(me) 不是立即就讓二氧化碳量減少呢？這是因為(wei) ，在發展過程中，許多行業(ye) 會(hui) 產(chan) 生不可避免的剛性碳排放。例如鋼鐵行業(ye) ，如果在煉鋼過程中將流程縮短，使用廢鋼來代替原本使用的礦石，雖然可以減少碳排，但鋼鐵產(chan) 能和質量都會(hui) 受到影響。

　　想要提高生產(chan) 能效，或者調整能源結構，都要一步步來，不可一蹴而就。這就導致“碳達峰”需要花費更多時間。

　　而要想盡快實現“碳達峰”，有一個(ge) 辦法是將排放出的“碳”重新收集。這是一種很有效的方法，被稱為(wei) “碳捕集”，或者叫“碳捕捉”。

　　碳捕捉如何實現？

　　彭勃介紹，碳捕集更加全麵的稱呼是，“碳捕集利用與(yu) 封存”，英文為(wei) CCUS。這是一種全鏈條形式的碳捕集形式。

　　碳捕集可以被看作是一個(ge) 單元，這個(ge) 單元將工業(ye) 中排放的二氧化碳用特殊裝置捕獲下來。碳捕集的方法有很多種，現在應用較廣的，是基於(yu) 氨的吸收法。氨水呈弱堿性，因此可以與(yu) 二氧化碳結合。然後再通過加熱，就能夠讓純淨的二氧化碳釋放出來。而這些純淨的二氧化碳又可以被重新利用。

　　除此之外，吸附法也是一種常用的碳捕集方法。李睿介紹，與(yu) 吸收法使用溶液作為(wei) 吸附載體(ti) 不同，吸附法使用的是固體(ti) 吸收劑，例如多汞材料、活性炭、沸石等。這些材料表麵積很大，經過設計後對氣體(ti) 的選擇性很高，很容易吸收二氧化碳。例如，將二氧化碳跟氮氣或者空氣混合在一起時，材料可以吸收一百份的二氧化碳，而隻吸收一份的氮氣或甲烷，碳吸附效率很高。

　　至於(yu) 捕集源，既可以直接回收工業(ye) 生產(chan) 排放的二氧化碳，比如在工業(ye) 排放源建立吸收塔，使用吸收或吸附法捕集，也可以直接捕集大氣中的二氧化碳。但是李睿介紹，這些吸收吸附法以及其他各種碳捕集的方法都存在一個(ge) 大難點，就是實際可以捕集到的二氧化碳濃度其實很低。

　　例如鋼廠、火電廠，它們(men) 雖然是二氧化碳排放大戶，但實際上可吸收的二氧化碳濃度一般都不會(hui) 超過20%，甚至隻有百分之幾。因此，可想而知，直接從(cong) 空氣中捕獲更是難上加難。

　　所以，發展先進的捕集技術十分得重要。為(wei) 此，馬斯克還曾獎勵一億(yi) 美金懸賞先進的大規模碳捕捉技術。

　　既然人工碳捕獲的效率很低，那自然的捕獲方式又如何呢？植樹也可以捕集碳，而且是一種環境友好且成本低廉的方法。然而，它的缺點是速度太慢。每人每年要種植兩(liang) 百多棵樹才能完全抵消自己的碳排放，平均下來一兩(liang) 天就要植一棵樹。

　　因此，想要在短時間內(nei) 解決(jue) “碳捕集”問題，或者說達到《巴黎協定》設定的目標，依然要大力投入碳捕集技術的研發。

　　工廠排放二氧化碳濃度很低，是碳捕集一大難點。

　　|圖蟲創意

　　二氧化碳可以做什麽(me) ？

　　那麽(me) ，捕集的二氧化碳可以做什麽(me) 呢？彭勃介紹，工業(ye) 上往往會(hui) 將捕獲後的二氧化碳壓縮封存，再將它放置到一個(ge) 圈閉結構的地底空間中，而利用這一方法可以實現采油。

　　因為(wei) 石油藏本身藏在圈閉的地下空間內(nei) ，如果將二氧化碳打進去，裏麵的石油就會(hui) 被二氧化碳擠壓出來。通過這種方法采到的石油具有更小的黏度和密度 。同時，二氧化碳也會(hui) 滯留在地底，有幾率與(yu) 地下礦物發生反應而被固化，這樣就既可以實現高效采油，又同時處理了工業(ye) 產(chan) 生的二氧化碳排放。這是目前用得最多的方向。

　　但是因為(wei) 二氧化碳在地底的自然固化速度很慢，因此有時人工合成的方法可以更快地處理掉二氧化碳。例如直接通過二氧化碳合成用於(yu) 建築材料的人工大理石。

　　同時，李睿介紹，二氧化碳還可以被製成可降解塑料，例如我們(men) 生活中太陽鏡、一次性餐具、背包、錢包等等。而且這種塑料非常好，但是存在一個(ge) 問題，即利用現在的技術條件，將二氧化碳轉化成塑料商品的成本還比較高，無法投入大規模的生產(chan) 。

　　此外，還可以用二氧化碳做甲烷、做乙醇。這些技術近幾年來從(cong) 無到有，發展迅速，轉化率從(cong) 一開始的百分之十幾到了現在的幾十。而其他新技術也在不斷湧現，正可謂吃一個(ge) ，夾一個(ge) 再看一個(ge) ，新老技術不停更新換代。

　　二氧化碳可用於(yu) 合成塑料，隻是成本有點高。圖文無關(guan) 。|圖蟲創意

　　還有其他辦法給地球降溫嗎？

　　我們(men) 為(wei) 何急於(yu) 捕集二氧化碳呢？這最終還是聯係到了氣候問題。

　　彭勃介紹，現在有很多的自然災害，都是跟過量的二氧化碳排放引起的氣候變暖緊密相關(guan) 。例如，人們(men) 的直接感覺就是近年來極端天氣變多了，這已經成為(wei) 大家的這個(ge) 共識點。包括我們(men) 國家剛提出的“碳中和”、“碳達峰”，都跟這個(ge) 有直接關(guan) 係。

　　當然，還有一些人提出了碳捕集以外的方法來給地球降溫。例如，李睿提到，一些科學家構想，通過將馬路和建築物刷成白色，來減少城市的熱島效應，但這樣的方法會(hui) 將更多的熱量散布到大氣中，反而可能助長大氣升溫。

　　而彭勃介紹，一些科學家還在構思是否可以直接給地球“打一把傘(san) ”，來為(wei) 地球遮陽。例如向大氣中打入氣溶膠顆粒製造人造雲(yun) ，就可以遮掉太陽的光和熱。但其實這種方式的風險並不可控，製造的人造雲(yun) 有發展為(wei) 霧霾的可能，同時也存在引起地球降溫過度的可能性，參考一下恐龍滅絕的火山噴發模型，就已經讓人不寒而栗了。

　　另外像是用火箭向太空發射大鏡子，或者遮陽布，這樣的方法也可能幹擾我們(men) 的天文觀測和衛星發射，危險性也比較大。

　　因此，碳捕集依然是現在最切實的方法。但是現實數據卻不容樂(le) 觀，李睿介紹，2019年人們(men) 碳捕集的總量，還不到碳排放總量的萬(wan) 分之二。也就是說，捕集到的碳可能是萬(wan) 噸級的，但是排放的碳則是億(yi) 噸級或者百億(yi) 噸級，相比之下，碳處理量、回收量都少得可憐。

　　而留給我們(men) 去處理這些問題的時間其實並不多了。

　　以前我們(men) 常說，要植樹造林，這就像我們(men) 有點發燒，但感冒藥太貴，那多喝點水就好。但是現在，有點熱得不行，或者說感覺這個(ge) 趨勢比較厲害，要趕緊退燒，那“碳捕集”就成了一個(ge) 很關(guan) 鍵的技術。

　　我們(men) 現在，最大的問題，就是降低它的成本，或者說發展新的方式，讓這粒感冒藥真正吃到嘴裏。

　　結語

　　丁仲禮教授說過：“地球用不著人類去拯救，毀滅的是人類自己。”地球不會(hui) 因環境惡劣而突然爆炸或者所有生物全部死亡，這顆星球擁有著強大的恢複能力。節能減排不是在保護地球，隻是在拯救我們(men) 人類而已。

　　整理 | 李瑞

　　責編 | 高佩雯

　　來源 | 未來耀科學“世界地球日”特別直播

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的活動和科普好物！