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    研究:人造树有望降低大气温室气体含量

    时间:2012-11-06 09:53来源:6维度转载 作者:李维奇 浏览: 次    收藏 挑错 推荐 打印
    摘要:科研人员一直在寻找消除空气中的温室气体、降低全球气温的方法,那么这种具有超强吸附性的人造植物是否会成为解决问题的关键?

    人造树有望降低大气温室气体含量(图)

      科研人员一直在寻找消除空气中的温室气体、降低全球气温的方法,那么这种具有超强吸附性的人造植物是否会成为解决问题的关键?

      尽管二氧化碳无色、无味,而且是纯天然气体,但它却给我们带来了许多麻烦。尽管它在空气中所占比例很小按体积计算只占所有气体的0.04%,或百万分之395,但它却对地球大气产生了巨大影响。这是因为和氮气或氧气不同,二氧化碳分子尽管可以让光线通过,但却会吸收太阳的热射线,形成温室效应。

      科学家们正在寻找消除部分温室气体、调节全球气温的方法。如果这种方法可行,那么它不仅会降低大气温度,还会带来其他益处。

      和所有其他生命体的新陈代谢一样,每当我们呼吸时都会排出二氧化碳。同时,植物和藻类等光合生物会吸入二氧化碳,排出氧气。这种平衡使地球温度保持在14℃这样一个宜人的温度;假如大气中没有二氧化碳的话,气温就会降至-18℃。

      自人类出现以来,我们排出了大量二氧化碳,超过了植物所能吸收的量,从而打破了这种平衡。自从工业革命起,人类消耗的化石燃料逐渐增加,释放了数百万年以前储存起来的碳。最终,由于二氧化碳含量增加,气温增高,大气达到了一个新的平衡,很难再回到从前的水平。

      我们释放出的二氧化碳改变了气候、风、降雨模式,使海洋酸化,使植物和动物的栖息地气温升高,使森林火灾频繁发生,融化了冰原和冰川,升高了海平面。而我们排出二氧化碳的速度增长如此之快,动植物来不及通过进化来适应新的环境。

      人类并不一定需要依靠进化,但我们却要花数千亿美元来重建城市和其他基础设施,想办法让农作物在新的环境里生长。

      因为二氧化碳是种持久的气体,所以即便我们从今天起就不再使用化石燃料,目前大气中的二氧化碳量也足够让气温持续升高几百年。当然,我们也不会马上放弃使用化石燃料,在未来的100年内,我们将至少把全球平均气温提高到比工业革命前再高3℃。

      二氧化碳采集

      因此,人们想到了许多清除二氧化碳的办法,其中之一就是种植植物,吸收大量二氧化碳,然后储存起来。但是虽然我们可以植树造林,可我们还需要土地为不断增加的全球人口种植粮食,所以我们能够植树造林的量是有限的。

      近年来,有人想到通过控制排放源发电厂来清除二氧化碳。在世界各地的试点项目,工人们在电厂的烟囱里安装了清洗设备,这样当化石燃料燃烧时,排放的废气中的温室气体会被清除。清除掉的二氧化碳会被冷却,抽进一个建在地下深处的石室里,而不会以液体形式排入盐碱含水层。

      另一种储存方法是利用这些收集来的气体,替代原油储备,帮助钻探企业抽取地势险要地区的原油,这种方法被称作“先进采油法”。

      清除发电站二氧化碳的方法也被称作“碳收集和储存法”。这种办法对于阻止更多的二氧化碳进入大气十分有效。但我们该如何对付已经存在于大气中的二氧化碳?

      我们在清除大气中的二氧化碳时面临的主要问题是目前大气中的二氧化碳量并不集中。打个比方,在电厂的烟囱里,二氧化碳在排出废气中的比例只占到4%到12%。清除这些气体需要许多能量,开支高昂,不实用。要想提取大气中0.04%的二氧化碳,需要处理体积极为庞大的空气。因此,大多数科学家并不看好这个办法。

      人造塑料树

      哥伦比亚大学兰菲斯特可持续能源中心主任克劳斯·莱克纳提出了另一种解决方案。他设计了一种人造树,可以用“叶子”被动地吸入二氧化碳,而且吸入二氧化碳的效率是使用光合作用的天然叶子的1000倍。

      莱克纳解释说:“我们不需要像真正的树那样把这些叶子置于太阳光下,所以我们的叶子可以排列得更紧密,甚至可以设计成蜂巢的排列方式,让它更有效地发挥作用。”

      这些人造叶子看起来很像薄薄的塑料片,外面包裹的像树脂一样的东西含有碳酸钠,能吸收空气中的二氧化碳,形成重碳酸盐(小苏打)储存在叶子里。叶子经过水蒸气的冲刷会清除二氧化碳,并自然风干,吸收更多的二氧化碳。

      按照莱克纳的计算,他的人造树每天能清除掉1吨的二氧化碳。而1000万株这样的树每年能清除36亿吨二氧化碳,相当于每年全球二氧化碳排放量的10%左右。莱克纳说:“1亿棵树就能清除掉所有的二氧化碳排放量,而如果用真正的树取得同样的效果,数量要增加1000倍。”

      他说,如果这种树进入批量生产,每棵树的初期造价大约在两万美元,比美国每辆汽车的平均价格还低,而美国的汽车年产量为7000万而后随着生产步入正轨,人造树价格会逐步降低。人造树完成后将被装上卡车,运往世界各地。他说:“最重要的是,大气是个大杂烩,所以美国一座城市产生的二氧化碳可在阿曼得到清除。”

      社会成本

      虽然利用这种方法可以冷却并储存二氧化碳,但很多科学家担心,就算我们能把大气里的二氧化碳全部清除干净,但也没有足够的地下盐水层或油井来储存它。但地质学家却给出一些选择,例如,橄榄岩。这种表面蜿蜒的橄榄色岩石能吸收大量的二氧化碳,并把它转化成状态稳定的镁碳酸盐矿物质。在阿曼就有一座含有3万立方公里橄榄岩的山峰。

      另一种办法是玄武岩:数百万年前,火山爆发,熔岩中形成了气泡凝固后,使玄武岩上形成了许多小孔。把二氧化碳注入这些小孔里,会产生状态稳定的石灰石碳酸钙。

      这些二氧化碳吸收方法都是自然产生的,但需要一定的地质时间来完成。为了加速反应时间,科学家正尝试先将二氧化碳溶于水中,再用高压注入这些岩石里。

      但莱克纳认为二氧化碳有很高的利用价值,不该白白地被石化掉。他的想法是把二氧化碳制成液态燃料,共交通工具使用。二氧化碳可与水发生反应,产生一氧化碳和氢气由于两种气体的混合物很容易被制成甲醇或柴油等碳氢化合物燃料,因此它们的混合物也被成为“混合气”。莱克纳还表示,这个化学反应过程也需要能量,但可以使用风能等可再生能源。

      我们有了吸收二氧化碳的办法,也有了保存的办法,现在唯一需要解决的问题就是这种方法在经济上是否可行。莱克纳说,他的人造树清除1吨二氧化碳的成本是200美元左右,项目规模一旦增大,成本会降至每吨30美元。由于美国物理协会对采集和清除每吨二氧化碳的最乐观成本估算为600美元,所以这个价格被指过于乐观。尽管如此,但对于一些石油企业仍具有很大的经济意义,因为它们使用二氧化碳进行“高级采油法”的价格是每吨100美元。

      最终,我们必须决定这种技术的社会价值是否值这个价,而随着气候变化自身造成的成本逐步升高,它的社会价值可能下降。从经济的角度上也是如此:碳的价格如果上涨,还带来了两方面影响。气体采集可能被看做和减少气体排放一样的投资机会,而变得有利可图。

     文章来源:中国天气网2012-11-06

    (责任编辑:谢盛梅)
    TAG: 人造树

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