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科技能否带来白云蓝天 二氧化碳捕获技术盘点

发布时间:2017-12-03 阅读:

  技术可以带来蓝天二氧化碳捕集技术的库存

  近年来,一些气候学家,特别是美国宇航局的詹姆斯·汉森(James Hansen)说,这个385 ppm太高了,我们不仅需要减缓二氧化碳的增长速度,还要尽快把我们打包起来。这个工作就像是在一个有100万公顷秸秆的大草堆里寻找385个看不见的无色针,我们可以找到和拿走多少机会呢?许多科学家和工程师认为这几乎为零。根本不可能成功地从空气中消除二氧化碳,因为它耗费了太多的能量,但这并不能阻止少数研究人员的脚步声,他们认为从空气中俘获二氧化碳不仅在理论上是可行的,反对全球变暖的实用武器,总的来说,他们认为不能从大气中去除二氧化碳,这是人类至关重要的最后一道防线,如果汉森是对的,我们不能回到t他过去,更多的太阳能和更高的能源效率并不能拯救我们。我们需要直接从大气中去除二氧化碳,而且速度更快。二氧化碳捕获并不困难。事实上,在不久的将来,我们有可能将大量的二氧化碳从发电厂和工厂的烟囱中压缩出来,深埋在地下。 2005年,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一个专门委员会认为,这一碳捕集与封存战略可能在应对气候变化方面发挥重要作用。由政府和能源公司支持的整个CCS产业如雨后春笋般地成为现实。但一旦泄露到露天,二氧化碳的捕获就更加复杂。大气中的二氧化碳含量大约是烟道的百分之一,IPCC得出结论,根据其消耗的能量直接从空气中捕获二氧化碳是不合适的。哥伦比亚大学的Klaus Lackner提出了不同的意见。他也是IPCC的成员,作为一名粒子物理学家,他多年来一直致力于从空气中捕获二氧化碳。他为从空气中去除二氧化碳所需的最低能量设定了一个理论值,并认为IPCC的数字是错误的。他说,从空气中捕集二氧化碳比烟气需要更多的能量,但差别不大。这个计算让Racna相信空气过滤器是一个更可行的方法,但是他没能说服IPCC的同行。为此,他意识到他必须一个接一个地做。拉克纳就是这么做的。 2008年年中,他和他的同事艾伦·赖特(Alan Wright)制造了一种塑料专利过滤器,捕获空气中的二氧化碳。该装置每天从通过垂直塑料片的空气中收集数十公斤二氧化碳。拉克纳说,如果给两年再加2000万美元的风险投资,当然不容易得到,他可以建立一个模型,每天可以消除1吨二氧化碳,只是装满标准容器。拉克纳认为,这些设备很快将会对那些不得不购买二氧化碳排放配额的公司感兴趣,最终将有数百万台这样的设备被用来从大气中去除二氧化碳,这有助于我们从全球变暖中解救出来。当然,拉克纳并不是唯一一个从事碳捕集技术工作的人。卡尔加里大学和瑞士联邦理工学院的研究团队也建立了实验室规模的碳捕获设备。摆脱管道粘结如果人们越来越关注空气中的碳捕集技术,所有这些都是因为它的潜在优势。一方面,空气过滤器可以从大小的任何地方捕获二氧化碳,包括汽车,飞机和供热系统。这些设备产生的全球二氧化碳排放量的三分之一以上,但将其完全捕获在排气管或烟道中是不切实际的。更重要的是,排出的二氧化碳与空气迅速混合,二氧化碳含量几乎相同,空气过滤器可以直接放置在现场进行隔离。相反,电厂捕获的二氧化碳通常使用数百公里的管道。正如卡尔加里大学的戴维·凯斯(David Keyes)所说,空气捕获技术与其他能源经济隔离开来。三年前,凯斯和他的学生约书亚·斯托洛夫(Joshua Stollove)建立了他的第一个原型碳捕集单元,使用“喷雾塔”技术去除了燃煤电厂灰尘中的二氧化硫。像二氧化硫一样,二氧化碳也是酸性气体,可以被碱性氢氧化钠溶液吸收。案例的设备原型是一个内衬pvc圆筒,厚达4米厚的纸板纸筒,待处理的空气从顶部吹入,用氢氧化钠溶液喷雾,氢氧化钠与二氧化碳空气形成碳酸钠液滴,这种一体式过滤器也可以安装在飞机机库中,从一端通过从天花板喷嘴喷出的氢氧化钠雾状物将空气扇入,地板上的排水管将收集碳酸钠溶液虽然这个系统可以工作,但是要花费巨大的能源,在这个过程结束的时候,碳酸钠需要变回氢氧化钠,虽然氢氧化钠不贵,但还不够便宜,这需要一个加热到900°C的炉子。凯斯认为他可以减少他需要的能源数量,将二氧化碳捕集和吸收的总成本降低到每吨100美元左右,虽然这远高于波兰路透社根据欧盟排放控制计划(EU Emissions Control Program)处罚罚款,如果政府认真对待气候,罚款可能不会像现在这样。案例承认,空气过滤器永远不是解决全球气候变化问题的最经济的方法,但他认为我们可能不得不使用它们。虽然凯斯正忙于调整现有技术,但其他研究人员也在寻找更多创新技术。瑞士苏黎世联邦理工学院专门从事太阳能技术的Elt Steinfeld在访问Lackner研究所后对空气过滤器表现出浓厚的兴趣,“我们决定用太阳能技术来做到这一点”。阳光去除碳ETH理念是一种被称为集中太阳能的能源生成技术的改进形式,主要用于世界各地的沙漠地区,这些发电站包括日光跟踪镜,聚焦太阳光以产生蒸汽,为发电机提供动力。 :“我们拆下了锅炉,把太阳能反应堆放在那里,这样我们就可以从空气中除去二氧化碳。”Steinfeld反应堆里充满了氧化钙颗粒透明管桌面版的管子只有几厘米高并使用弧光而不是日光,当管加热到400℃时,混入少量蒸汽的空气被泵入并通过t他从下到上的粒子。在这样的温度条件下,氧化钙与二氧化碳反应形成碳酸钙。斯坦菲尔德说:“当空气离开时,没有二氧化碳,我们几乎可以将1500ppm的二氧化碳归零。”在不到15分钟的时间内,大部分颗粒都转化为碳酸钙。此时,Steinfeld关闭了进气阀,强化了光照,并将反应器中的温度升高到800°C。这将二氧化碳分离为纯气流,并将碳酸钙转化为氧化钙。研究人员已经运行了五个循环的吸收和释放反应堆,没有性能下降。斯坦菲尔德认为他的单位可以扩大到大气中去除大量的二氧化碳,但他还不清楚每吨二氧化碳需要多少成本。利用阳光去除空气中的二氧化碳明显比凯斯炉具有优势,但是,莱克纳认为,如果你要用太阳能集热器来填充沙漠,那么它可能比仅仅把日光变成电力更环保。 Lackner的策略是减少从空气中去除二氧化碳所需的能量,他和他的同事尝试了各种设计,但是这些设计的核心是离子交换树脂,一种可以用氢氧化钠浸渍的聚合物钠离子与聚合物紧密结合,但是氢氧化物松散,很容易被二氧化碳所替代,二氧化碳与钠结合后形成碳酸氢钠Larkner说,卡尔加里装置基本上是基于相同的化学反应,但反应速度要快得多由于树脂片的表面积大得多,这种树脂还具有第二个主要优点:它在潮湿时变形,降低了它对二氧化碳的亲和力。“这样,我们需要添加更多的水来增加CO2的吸收。“卡尔加里大学和瑞士理工学院的空气过滤器要求900°C的温度来再生二氧化碳吸收材料,但是Lackner的设计是在40°C下完成的。Lackn呃正在处理非常少量的能量,但他没有详细分析每吨二氧化碳的成本。但他相信这种技术将会便宜到适合商业应用。果蔬种植者通常在温室中使用大量的二氧化碳来使空气富营养化,每吨产品额外生产300美元。 Lakner认为,将空气净化器直接连接到温室可以显着降低生产成本。小型温室Larkner的模型实际上是一个长约1米的小型温室。一端附有一个填充有离子交换树脂的塑料管,吸收空气中的二氧化碳。当大部分氢氧化钠树脂转化为碳酸氢钠时,Larkner将管子排出并将管子插入温室中的潮湿空气中,二氧化碳可迅速释放到温室中。该单位每天产生大约1公斤二氧化碳,这转化成温室中番茄植物的生物量。石油和天然气公司通常会购买大量的二氧化碳来清除废弃油田的石油。 Lackner估计,当过滤器每天捕获1吨二氧化碳时,他的过滤器即将在石油和天然气和园艺市场上出现。但他现在必须面对的现实是:等待风险投资建立一个每天产生1吨二氧化碳的原型机组。由于缺乏投资,一家准备将其业绩商业化的小公司最近关门大吉。空中捕获技术应对气候变化正面临巨大的经济挑战。只有政府设定合理的碳投资价格,技术才能起飞。如果这种情况成为现实,就可能开辟一个潜力巨大的新市场:从空气中合成燃料。凯斯说,捕获的二氧化碳和氢气可以混合生产燃料。通过从空气中捕集二氧化碳而产生的燃料不会导致净排放,因为它们释放的二氧化碳本身就是来自空气。当然,希望仍然存在。如果能及时地转换大量的太阳能,风能和核能,避免气候危机还为时不晚。但是,如果这是不可能的,空气净化器可能是最后一刻的生命线。不过,这也是一项艰巨的任务。在目前的排放水平上,我们需要每天吸收2000万吨的过滤装置来吸收运输部门的二氧化碳排放量。 1 385个部分:这是现在大气中二氧化碳的数量。尽管在事态进一步恶化之前,人类每百万只增加了百万分之一,但极地冰盖融化,气候模式发生变化,动植物正在向极地迁移,寻找舒适的生活空间。如何处理二氧化碳的气氛已成为全球关注的重要问题。

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