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11.04.2016 | 8:42am
特性 解释:“负排放”可能减缓气候变化的10种方式
特性| 4月11日。2016.42
解释:“负排放”可能减缓气候变化的10种方式
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巴黎协定去年12月,联合国气候变化框架公约第21次缔约方会议(COP21)通过了该公约。该公约提出了一个全球目标,即将全球平均地表温度限制在比工业化前水平“远低于2摄氏度”的范围内。它补充说,应该“努力”将温度控制在1.5摄氏度以内。

但作为世界各国朝着签署要批准这项协议,关键问题仍然是如何实现这些雄心勃勃的目标。

一个研究去年发表的一篇文章警告说,要想将全球气温上升控制在2摄氏度以内,就需要“负排放”——删除公司2从大气中并储存在陆地、地下或海洋中。

尽管已经提出了大量的负排放技术,但没有一项准备在世界范围内推广,在某些情况下,甚至还没有被大规模证明有效。

《碳简报》开启了为期一周的负面排放技术(NETs)系列,介绍了许多不同的选择。金宝搏bet188明天,我们将发布审查网络可行性的广泛专家的意见。

零排放的

《巴黎协定》是一个“历史性的时刻,也是一个相当了不起的结果”,他说乔安娜·黑格教授的联席主任格兰瑟姆气候变化与环境研究所帝国理工学院.但是,正如她向《碳简报》解释的那样,现在到了困难金宝搏bet188的部分:

“他们达成了一致,这很好,但如何做到这一点是现在的大问题。当然,我们要尝试的主要方法是减少排放到大气中的碳,例如,通过更广泛地使用更多的可再生能源和绿色技术。金博宝188备用地址但可能有些碳源是我们无法避免的。”

如果我们不能完全停止碳排放,那么我们需要通过吸收一些二氧化碳来平衡它们2回到大气层之外,黑格说。这是必要的,以实现零排放的,她说:

“为了实现净零排放,我们需要一些所谓的“负排放”技术,也就是能够吸收二氧化碳的技术2以补偿持续的释放。”

蚊帐吸收更多的CO2比他们投入的更多。没有一种单一的技术可以解决气候变化问题,但已经有人提出了许多有助于减少大气中CO的技术2.有些人认为这个概念是地球工程,有时也称其为“CDR”(二氧化碳去除)。

金宝搏bet188Carbon Brief以字母顺序仔细查看了10个最常被提出的网络,你也可以在页面顶部的信息图中看到……

造林和再造林

造林就是在以前没有树木的地方植树。重新造林是指恢复树木被砍伐或退化的地区。因为树木吸收二氧化碳2种植更多的树木意味着增加二氧化碳的含量2森林吸收和储存。作为一种去除CO的方法2从大气来看,这是最可行的选择之一,尽管它仍然有缺点和不确定性。

重新造林本身几乎是普遍可取的,特别是如果它意味着重新种植本地树木,并且已经被广泛认可并用于应对气候变化。许多国家已经开始实行这一政策,比如巴西承诺恢复1200万公顷的森林。联合国的清洁发展机制为各国增加森林储备提供财政激励。

估计建议植树造林和再造林可以吸收二氧化碳2每年每公顷3.7吨,相关成本为每吨20-100美元。

造林的一个潜在障碍是土地的可用性和适宜性。这取决于一系列因素,包括全球人口、饮食、农业的效率和强度,以及来自生物能源的日益激烈的竞争。金博宝188备用地址大面积种植森林还可能导致云量、反射率和土壤-水平衡的复杂变化。所有这些都可能对地球气候产生影响。

生物炭

生物炭是指添加到土壤中而不是作为燃料燃烧的木炭。木炭是由燃烧生物质例如木材、作物废料和肥料,同时切断氧气的供应。这个过程被称为热解

由此产生的生物炭中的碳分解非常缓慢。这意味着,当它只是生物质的时候,它从大气中吸收的碳可能会被锁定数百年甚至数千年。

术语表
有限公司2相当于:温室气体可以用二氧化碳当量或CO2eq来表示。对于给定的量,不同的温室气体在大气中捕获不同量的热量,这个量被称为……阅读更多

除了固碳之外,制造和使用生物炭还有几个用途。把它添加到土壤中可以改善它的肥力-作为一种缓释海绵为了水和营养——还有提高作物产量最著名的例子是Terra Preta巴西黑土,因2500多年前印第安人在贫瘠的土壤中添加木炭而得名。

生物炭的其他好处包括,它是一种方便的处理农业废物的方式,在热解过程中产生热量和生物燃料。生物炭最近也被认为是一种帮助树木的方法抵抗灰枯死

术语表
反照率:这是一个衡量有多少太阳能量被表面反射的指标。金博宝188备用地址它来源于拉丁词albus,意思是白色。反照率是以百分比来衡量的。阅读更多

最近的一次研究发现生物炭有潜力封存48亿吨CO2每年e。该论文说,它“比许多负排放技术的缺点更少”,对额外土地和水的需求有限。然而,随着添加生物炭使土壤变暗,它减少了土壤的反照率,这意味着土地将吸收更多的太阳能,并更快地变暖。金博宝188备用地址此外,一个研究他们发现,木炭可能不会像科学家认为的那样长久地留在土壤中,相反,很多木炭会溶解,被冲进河流、湿地,最终进入海洋。

英国有自己的生物炭研究中心(UKBRC),基于爱丁堡大学该项目于2009年启动。

BECCS

具有碳金博宝188备用地址捕获和储存功能的生物能源——更常用的缩写为BECCS——被广泛认为是负排放技术,最有希望获得大量CO2以最低的成本。

简单地说,BECCS实现净负排放是通过将燃烧生物质发电产生的排放封存在地下。实现负排放是因为生物量的“双重收益”,随着生物量的增长,它已经吸收了CO2在发电厂开始碳捕捉和储存之前,就已经从大气中释放出来了。

在下面的视频中,迈克教授斯蒂芬森北京大学的科学技术主任188bet博彩公司怎么样英国地质调查局,解释了BECCS如何产生负排放。

在过去的十年里,当气候科学家们试图提出世界能够将变暖控制在2摄氏度以下的情景时,他们倾向于将BECCS纳入他们的模型假设中。例如,在最近的政府间气候变化专门委员会中评估报告在2014年公布的116种情景中,有101种情景实现了“可能”保持在2摄氏度以下的可能性,它们依赖于BECCS。和67%的情况到2100年,BECCS将至少占世界主要能源的20%。金博宝188备用地址

最近的一次研究表明BECCS可用于封存约120亿吨二氧化碳2在全球范围内。

尽管有一小部分示范项目在美国,BECCS还没有被证明具有商业可行性。在如此大规模的全球范围内部署BECCS,也留下了许多关于其对土地和水资源使用的影响的悬而未决的问题。例如,收集如此大量的生物能源会与粮食作物和生物多样性保护竞争吗?金博宝188备用地址此外,对于是否有足够的容量和在正确的位置储存捕获的CO,意见不一2地下。

一个评论许多研究BECCS的科学家在2014年发表的《自然气候变化》中呼吁谨慎:

“它作为一种缓解气候变化的选择的可信度尚未得到证实,在气候稳定方案中广泛部署它可能会成为一种危险的干扰。”

“蓝碳”栖息地恢复

盐沼红树林,海草床充当了抵御气候变化的天然屏障,捕获CO2甚至从大气中比陆地森林还要多存储它存在于树叶、茎干和土壤中。储存在沿海或海洋生态系统中的碳被称为“蓝碳”

在全球范围内,破坏第三个为房屋、港口和其他商业活动让路的沿海和海洋湿地正在缩小“蓝色碳汇”的规模。也暴露出土壤释放有限公司2,将沿海生态系统从温室气体的净吸收器转变为温室气体的净来源。退化的红树林、潮汐沼泽和海草的碳排放被认为相当于3 - 19%尽管仍然存在一些很大的不确定性,但每年砍伐森林所产生的产量。

保护和恢复这样它们才能继续吸收CO2从空气中已经建议作为一种方式减轻气候变化。全球项目为了协调研究并提高人们对所谓的“蓝碳”栖息地恢复的认识,除了减少排放外,还要强调许多好处,比如为野生动物提供保育场所,并提供抵御沿海风暴的保护。

建筑与生物量

植物材料可以用于建筑,储存碳,并在建筑屹立时保存它。例如,木材和竹子可用于结构元素,大麻和羊毛可用于保温,大麻石灰可用于墙体。

这些材料提供了标准建筑材料的替代品,包括钢铁和混凝土,这些材料的生产通常是碳密集型的。天然材料还有其他好处,比如调节水分和吸收污染的能力。

建筑师们开始将天然建筑材料融入他们的设计中。在2015年,七联排别墅例如,在布里斯托尔市场上,稻草制成的。然而,英国目前缺乏投资、认证和专业知识,这是大规模部署的障碍。

用碱处理云雾或海洋

当二氧化碳溶解在水中时,它会产生碳酸,从空气中去除二氧化碳。这个反应解释了为什么不断上升的二氧化碳水平会使海洋酸化。

二氧化碳不太溶于水,但加入碱可以增强反应。这为创造负二氧化碳排放的两个相关想法提供了灵感。

两个俄罗斯科学家建议在云层中加入强碱,形成碱雨,将大气中的二氧化碳冲走。第二个他说,增加“声音影响”可能有助于触发降雨。

该研究表明,目前全球的二氧化碳排放可以通过向覆盖地球表面0.4%的云层中喷洒5600万吨氢氧化钾来抵消。这是格陵兰岛的面积。

第二种方法是向海洋中加入大量的石灰(氧化钙)。石灰是通过加热石灰石(碳酸钙)制成的,这是一种著名的工业工艺。向海洋中添加石灰可以增加其吸收CO的能力2,同时也是部分抵消海洋酸化

石灰需要撒在更大的区域,以避免水饱和。在饱和时,石灰石会重新形成,使努力变得毫无意义。一个研究估计成本相对适中,每吨CO 72-159美元2被俘。然而,所需的石灰石数量将是非常大的。

清除十亿吨二氧化碳2从大气中提取大约25亿吨石灰石。目前,全球煤炭开采行业的年产量约为80亿吨。

在云层或海洋中如此大规模地添加碱可能会遭到反对国际法.它也会有不确定性环境影响。

直接空气捕捉

直接空气捕捉,有时称为DAC,意味着吸收CO2从空气中消失。然后,它可以被埋在地下,或在化学过程中用来制造任何东西塑料燃料

有几个方法捕捉有限公司2从空气中。最常见的方法是让空气通过一种特殊的液体。有限公司2而其余的空气则不会粘附在这种混合物上。然后,混合物通过释放一氧化碳来循环利用2,使用热。

直接捕捉设备有时被比作人工树木.不像真正的森林,它们需要小土地.是否有足够的容量储存所有捕获的CO仍然是一个悬而未决的问题2地下。

估计建议直接捕捉空气可以隔离所有的一氧化碳2目前每年排放。的障碍这是实际的和财政的。

CO浓度2(0.04%)意味着理论上需要比CO多很多倍的能量来捕获金博宝188备用地址2在燃煤电厂的烟囱里,那里的浓度大约高出300倍。这将使直接捕获变得昂贵。一些公司他们将能够捕获一氧化碳2空运的价格是每吨25美元。其他估计用于收集、储存和再生所收集的二氧化碳的费用为每公吨400元至1,000元2

直接捕获方案所需的大部分金博宝188备用地址能量是用于将二氧化碳从捕获混合物中分离出来,通常是通过加热。这种能量可金博宝188备用地址能来自余热或蒸发,而不是电。

为了说明所需能量的大小,可以将其与发电站的发电量进行比较。金博宝188备用地址捕获10亿吨CO2如果该系统是全天候运行的话,一年从空气中获取的能量相当于16吉金博宝188备用地址瓦的发电厂完全有效.这是不可能的。

在更现实的假设在美金博宝188备用地址国,大约需要500吉瓦的核能或1200吉瓦的陆上风能。从这个角度来看,有345GW和432千瓦风力发电世界各地的产能。

加强海洋生产力

就像陆地植物一样,海洋植物也会吸收CO2光合作用。理论上,人为地提高微型植物光合作用的速率可以加速大气中CO的去除2减缓气候变化的速度。

一个想法注入营养物铁进入海洋中目前缺乏的部分,引发了被称为浮游植物的微型植物的“水华”。作为公司2从海洋表面移走的,更多的可以从上面的空气进入。当植物死亡时,它们会沉入海底,将碳锁在沉积物中数百年或数千年。

其他的研究建议给海洋施肥在刺激植物生长方面,富含营养的深水进入缺乏营养的表层海洋也能起到类似的作用。同时也降低了二氧化碳的含量2人们认为海洋施肥可以增加的数量二甲基硫化物海洋生物释放,改变了云层的反射率,也可能通过这种方式减缓温度上升。

在下面的视频中,理查德教授更具性价比的海洋生物化学家南安普敦国家海洋学中心,在《碳简报》中解释了海洋施肥背后的理论:金宝搏bet188

私营企业研究机构进行了一些试用在美国,海洋施肥的规模、成本和监管仍是一个大问题国际法以及干扰自然海洋碳循环可能带来的意想不到的后果。

增强的风化

天然岩石风化吸收了约3%的全球化石燃料排放。这个过程从雨水开始,雨水吸收了CO,通常呈微酸性2从大气层飞向地面酸雨与落下的岩石和土壤发生反应,逐渐分解它们,并在这个过程中形成碳酸氢盐。最终,这些碳酸氢盐被冲进海洋,碳被锁在海底。

增强的风化加速这个过程。磨碎的岩石绕过了缓慢的风化作用,将产生的粉末撒在大面积的农田上,利用土壤中的微生物加快化学反应。同时,向土壤中添加矿物质提高营养水平在土壤中,为作物提供了好处。粉末也可以直接扩散到海洋表面。

这个过程的副产品之一是使水更碱性,因此增强风化有一个额外的好处部分抵消海洋酸化

据一位在美国,增强风化作用可以用来隔离高达37亿吨的CO2全球每年的Eq。离家更近的是另一个他说,英国拥有“大量”适合增强风化作用的岩石资源,并计算出英国总共可以捕获4300亿吨CO2价格在每吨15英镑到361英镑之间。

增强风化作用是近年来研究的热点牛津大学地球工程计划,谢菲尔德大学最近宣布计划为一个新的1000万英镑的Leverhulme气候变化缓解中心开发和测试增强风化技术。

土壤固碳

现代农业方法,如精耕细作、焚烧作物和工业化肥的使用,导致土壤中大量的碳暴露在空气中并以CO的形式进入大气中被氧化2

土壤固碳的倡导者提出,只要对耕作方法做一些相当简单的改变,就可以逆转这一过程,使农业土壤重新成为碳汇。

自工业革命开始以来,科学家们已经估计将自然生态系统转化为农田已经从土壤中释放出500 - 1000亿吨碳到大气中。然而,通过草原恢复、湿地和池塘的创建等措施,大气中大量的碳可能会被隔离,甚至超过早先失去的碳。

今年早些时候,科学家们发表了一份认为巴西可以在增加牛肉产量的同时,通过使用土壤碳封存来减少排放。

作为金宝搏bet188当时解释说:

“大多数牧场都种植着腕足属的热带牧草,它们在吸收CO方面非常有效2并以有机碳的形式储存在根部。研究表明,如果管理得当,这些草地可以用来将碳封存在土壤中。这篇论文说,对牛肉的更高需求促使农民最大限度地利用牧场上的草,并增加了它储存的碳量,而低需求则会产生相反的效果。

土壤固碳的一个负面方面是,科学家仍然不确定土壤将如何应对全球变暖,特别是在供水可能面临风险的地区。

前信息图:负排放的十个选项。来源:Rosamund Pearce, Carbon B金宝搏bet188rief。

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