直接空中捕获优点和缺点

烟囱写二氧化碳的烟雾在天空中“class=

acinquantadue / getty图像

来自化石燃料燃烧的二氧化碳(CO2)的量被认为是政府间气候变化小组(IPCC)自1700年代以来,成为全球变暖的最大人类贡献者。由于气候危机的影响对人类和自然系统变得更加破坏性,因此需要找到多种途径缓慢变暖的途径变得更加紧迫。一个展示了帮助解决这项工作的承诺的工具是直接空气捕获(DAC)技术

虽然DAC技术目前是完全正常的,但有几个问题使其普遍实施困难。等限制等成本和能量要求以及污染潜力使DAC成为CO2减少的不太理想的选择。与其他缓解策略相比,它较大的土地占地面积,如碳捕获和储存系统(CCS)也将其放在劣势。然而,迫切需要有效解决大气变暖的解决方案以及技术进步的可能性,以提高其效率可以使DAC成为有用的长期解决方案。

什么是直接空气捕获?

直接空气捕获是通过一系列物理和化学反应直接从地球大气中除去二氧化碳的方法。然后将拉索的二氧化硅捕获到地质形成中,或用于制造水泥或塑料的长持久材料。虽然DAC技术未被广泛部署,但它有可能成为气候变化减缓技术工具包的一部分。

直接空气捕获的优势

作为已经释放到大气中的二氧化碳的少数少数策略之一,DAC与其他技术有几个优势。

DAC减少了大气二氧化碳

DAC最明显的优点之一是减少已经在空中的二氧化碳量的能力。二氧化碳仅占地球大气层的约0.04%,而且作为一个有效的温室气体,它吸收了热量,然后再次慢慢释放它。虽然它不会像其他甲烷和氧化亚氮气体一样吸收多重热量,但由于其在大气中保持力,因此对升温具有更大的效果。

根据美国宇航局气候科学家们,大气中最近的CO2测量为每百万(PPM)416份。自工业时代开始以来的二氧化碳浓度的快速增长率,特别是在最近几十年代以来的影响IPCC专家要警告,必须采取激烈的步骤,让地球变暖超过2摄氏度(3.6华氏度)。DAC等技术可能需要成为解决方案的一部分,以保持危险的温度从发生时增加。

它可以在各种各样的地方使用

与CCS技术不同,DAC植物可以是部署在更大的各个位置。DAC不需要连接到排放源,例如发电厂,以便去除CO2。实际上,通过将DAC设施放置在捕获的CO2可以存储在地质形成中的位置,消除了对广泛的管道基础设施的需求。没有长网络的管道,二氧化碳泄漏的可能性大大降低。

DAC需要较小的占地面积

DAC系统的土地利用要求远小于碳封存技术生物能量碳捕获和储存(BECCS)。Beccs是将有机材料如电力或热量转换为能量的过程。捕获在生物质转换成能量期间释放的CO 2,然后储存。因为该过程需要种植有机材料,所以它使用大量的土地来生长植物以从大气中拉二氧化碳。截至2019年,BECC所需的土地使用在每年CO2的每1公吨(1.1美元)的每1公吨(1.1 US吨)之间为2,900至17,600平方英尺;另一方面,DAC植物只需要0.5和15平方英尺。

它可用于去除或再循环碳

在从空中捕获CO2之后,DAC操作旨在储存气体或使用它来创建长寿或短期产品。建筑绝缘和水泥是长期产品的实例,其将延长捕获的碳。在长寿命的产品中使用CO2被认为是一种碳去除的形式。用捕获的CO2创建的短寿命产品的例子包括碳酸饮料和合成燃料。因为CO2暂时仅存储在这些产品中,所以这被认为是一种碳回收的形式。

DAC可以实现净零或负发射

从捕获的CO2创建合成燃料的优点是这些燃料可以取代化石燃料,基本上创造净零碳排放。虽然这不会减少大气中的二氧化碳量,但它确实将总二氧化碳总体平衡保持在空中增加。当碳被捕获并储存在地质形成或水泥中时,大气中的CO 2水平降低。这可以创建一个负发射场景,其中捕获和存储的CO2量大于被释放的量。

直接空气捕获的缺点

虽然有希望快速克服广泛实施DAC的主要障碍,但使用该技术存在几个显着的缺点,包括成本和能源使用。

DAC需要大量的能量

为了驱动空气,通过含有捕获二氧化碳的吸附剂材料的DAC植物的一部分,使用大型风扇。这些粉丝需要大量的能量运作。还需要高能量输入来生产DAC工艺所需的材料和热吸附材料以进行再利用。根据自然通信发表的2020项研究,据估计,液体或固体吸附剂DAC的数量需要满足IPCC概述的大气碳缩减目标可能达到全球总能源供应总额的46%和191%。如果使用化石燃料来提供这种能量,则DAC将具有更困难的时间成为碳中性或碳负数。

它目前很贵

截至2021年,去除二氧化碳公民的成本范围在250美元到600美元之间。成本的变化是基于使用什么类型的能量来运行DAC工艺,无论是使用液体还是固体吸附剂技术,以及操作的规模。由于必须考虑许多变量,预测DAC的未来成本很难。由于CO2不是在大气中非常集中,因此需要大量的能量,因此拆卸非常昂贵。而且因为现在有很少的市场愿意购买二氧化碳,所以成本恢复是一个挑战。

beplay体育官网电脑环境风险

必须运输来自DAC的CO2,然后注入待储存的地质形成。总有一种风险,管道将泄漏,地下水将被污染在注射过程中,或者注射期间的地质形成破坏将引发地震活动。另外,液体吸附剂DAC每公吨捕获的每公吨的二氧化碳使用1至7公吨水,而固体吸附剂工艺每条公吨的CO 2捕获约1.6公吨水。

直接空气捕获可以实现增强的储油

增强的储油利用CO2注入油井,以帮助泵出否则无法到达的油。为了使碳恢复增强为碳中性或碳负数,所使用的二氧化碳必须来自DAC或从生物质的燃烧。如果注射的二氧化碳量不小于或等于将从回收的油的燃烧中释放的CO 2的量,则使用CO 2进行增强的油回收可能最终造成更大的伤害。

查看文章来源
  1. Buis,Alan。“大气层:在二氧化碳上掌握。“美国宇航局,2019年。

  2. Lindsey,Rebecca。“气候变化:大气二氧化碳。“Noaa Climate.gov.2020年。

  3. Realmonte,Giulia等。“模型间评估直接空气捕获在深度缓解途径中的作用。“自然通信,卷。10,没有。1,2019,DOI:10.1038 / S41467-019-10842-5

  4. Chatterjee,Sudipta和Kuo-Wei Huang。“在深度缓解途径中直接空气捕获的不切实际的能量和材料要求。“自然通信,卷。11,不。1,2020,DOI:10.1038 / S41467-020-17203-7

  5. 睡觉,katie等。“直接空气捕获:资源考虑和碳拆卸成本。“世界资源研究所,2021。