碳的海洋封存技術(shù)
由于CO2可溶解于水,通過水體與大氣的自然交換作用,海洋一直以來都在“默默”吸納著人類活動產(chǎn)生的CO2。
海洋中封存CO2的潛力理論上說是無限的。但實(shí)際封存量仍取決于海洋與大氣的平衡狀況。模擬分析表明,注入海洋的CO2將與大氣隔絕至少幾百a。注入越深,保留的數(shù)量和時(shí)間就越長。
目前CO2的海洋封存主要有2種方案:一種是通過船或管道將CO2輸送到封存地點(diǎn),并注入1000m以上深度的海中,使其自然溶解；另一種是將CO2注入3000m以上深度的海里,由于CO2的密度大于海水,因此會在海底形成固態(tài)的CO2水化物或液態(tài)的CO2“湖”,從而大大延緩了CO2分解到環(huán)境中的過程。海洋封存尚未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用,也沒有小規(guī)模的試點(diǎn)示范,仍然處在研究階段。但有一些小規(guī)模的外場試驗(yàn)并已開展了為期25a的CO2海洋封存的理論、實(shí)驗(yàn)室和模擬研究。
對CO2海洋封存的最大擔(dān)憂來自于其可能產(chǎn)生的環(huán)境影響,主要是對海洋生物的影響。根據(jù)一項(xiàng)為期數(shù)月的針對CO2升高對海洋表面生物影響的試驗(yàn)研究結(jié)果,隨著時(shí)間的推移,鈣化的速度、繁殖、生長、周期性供氧及活動性放緩和死亡率上升,一些生物對CO2的少量增加就會做出反應(yīng)。在接近注入點(diǎn)或CO2湖泊時(shí)預(yù)計(jì)會立刻死亡。
CO2升高對深層帶、深淵帶、海底帶生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響還缺乏充分的了解。盡管這些區(qū)域的生物相對稀少,但作用于其上的能量和化學(xué)效應(yīng)還需要作更多的觀察以發(fā)現(xiàn)潛在的問題。由于CO2與水反應(yīng)生成碳酸(H2CO3)會提高海水的酸性。為了加強(qiáng)封存效果,可以在封存地點(diǎn)溶解堿性礦物質(zhì),如石灰石等,以中和酸性的CO2。溶解的碳酸鹽礦物質(zhì)可以將封存時(shí)間延長到大約10,000a,同時(shí)將海洋的pH值和CO2分壓的變化降至最低。然而,該方法需要大量石灰石和材料處理所需的能源。海洋封存的另一個(gè)問題是溶解的CO2最終仍將回到大氣中,因此這種方法看來也并非是一勞永逸的。
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