去碳化技术正在不断发展并已取得巨大飞跃

现在的二氧化碳(CO2)水平比过去80万年或更长时间内的任何时候都要高。在像碳中和和净零这样的术语变得越来越普遍的一年里,世界似乎正在觉醒,意识到每一个高级气候评估中强调的必要性–人类需要做出巨大的改变来阻止最灾难性的气候变化后…

现在的二氧化碳(CO2)水平比过去80万年或更长时间内的任何时候都要高。在像碳中和和净零这样的术语变得越来越普遍的一年里,世界似乎正在觉醒,意识到每一个高级气候评估中强调的必要性–人类需要做出巨大的改变来阻止最灾难性的气候变化后果。

气候影响的发生比许多科学家预测的更快。温室气体正在使地球变热。而温度的上升正在以深远和连带的方式扰乱天气和气候系统。

联合国环境规划署(UNEP)在其2020年的报告中得出结论,尽管2019年大流行病的封锁使大气中的二氧化碳略有下降,但“本世纪世界仍将面临超3℃的灾难性温升–远超《巴黎协定》中限制全球升温至远低于2℃和追求1.5℃的目标”。它继续称,为了避免全球变暖的最坏后果,我们人类需要在2050年前从空气中清除100亿吨二氧化碳。

换言之,除了大幅削减全球化石燃料的排放,社会需要开发和使用技术来消除大气中已有的二氧化碳。这是一项艰巨的任务,但拉蒙特-多尔蒂地球观测站的科学家们十多年来一直在努力实现这一目标。

脱碳即从空气和工业过程中捕获二氧化碳的过程,几年来在拉蒙特-多尔蒂一直处于不同的发展阶段。研究人员正在开发的许多战略之一涉及到利用地球本身从空气中收回二氧化碳的自然过程。

地质学家Peter B. Kelemen是拉蒙特-多尔蒂地球观测站的研究科学家。他一直是阿曼钻探项目的主要设计师,该项目拥有200多名来自地球物理学、地球化学、地质学、生物学和物理学等学科的国际科学家,他们正在研究跟阿曼沙漠中一个独特地质特征有关的研究课题。在这一地区,大洋地壳及其下层地幔岩石被推上地表,并形成了世界上最大的大洋地壳和上层地幔的陆地暴露。

大气中的二氧化碳跟地球内部的岩石即地幔会自发地发生反应进而形成“碳酸盐”矿物,这样既可从空气中去除二氧化碳,又能以固体形式永久地储存起来。这是由地幔岩石和大气之间的不平衡导致的化学能量驱动的。

Kelemen研究流体和岩石之间反应的化学和物理过程。他现在的主要重点是通过模仿自然碳矿化的工程方法从空气中去除二氧化碳并永久储存。虽然他在这一领域的工作始于2006年,但在2020财年,他的发现已经开始推动令人兴奋的行业投资和商业化。

Kelemen及其同事们已经开发了几项专利,他们利用这种天然可用的化学能量来产生低成本的空气中的二氧化碳去除和地质存储。

“我们想找出从空气中提取二氧化碳的最便宜的方法,我们想出了一个非常简单的方法。获取石灰石,把它煮熟。现在你有二氧化碳来储存或使用,另还有氧化钙。把氧化钙放在天气中。它将从空气中吸收二氧化碳再次制造石灰石。反复进行。这是很简单的,几乎是愚蠢的。但我们发现,我们可以在不到两周的时间内将75%的氧化钙转化为石灰石,且只需在实验室里跟空气发生反应。而且,由于这个过程是如此简单,它目前在所有建议的直接空气捕集方法中都具有最低的同行评审成本估计。”

两家新成立的公司正在将Kelemen的创新付诸实施。位于加利福尼亚的Heirloom Carbon Technologies致力于在2035年之前通过上述CaO和CaCO3的“循环”从空气中去除10亿吨二氧化碳。位于阿曼的44.01公司则正专注于通过在地表下形成固体碳酸盐矿物来储存从空气中去除的二氧化碳。

两者都代表了脱碳科学在实际应用方面的深刻进步。

“这是迄今为止我所看到的最有希望的。因此,看到这些东西最终走向实地规模的测试是非常令人高兴的,”Kelemen疏导。

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