空氣轉變成汽油:解決全球變暖和能源問題的終極方案?

2020-12-05 36氪

編者按:哈佛大學的一位教授表示,在2021年前,自己的公司應該能將二氧化碳規模化地從大氣中去除。本文作者ROBINSON MEYER,原文標題Climate Change Can Be Stopped by Turning Air Into Gasoline。

哈佛大學(Harvard University)和Carbon Engineering公司的科學家周四宣布,他們發現了一種以低廉的成本直接將二氧化碳從大氣中去除的方法。

如果他們的技術在能夠成功推廣開來,將會改變人類對氣候變化問題的看法,還可以讓人們在對抗全球變暖的過程中又添一件趁手的利器。

技術易得,成本低廉

他們的研究似乎把科技從科幻小說變成了現實。這表明人們很快就能從石灰石、氫氣和空氣中生產出汽油和航空燃料,還暗示著人們最終能夠建設起一個巨大的、規模化的碳洗滌網絡,以便直接從大氣中清除溫室氣體。

最重要的是它的廉價性。就在2011年,一個專家小組估計,從大氣中去除一噸二氧化碳至少要花費600美元。

而在新技術條件下,去除相同重量的二氧化碳最少只要94美元,最高不會超過232美元。這樣看來,去除汽車中燃燒一加侖汽油所釋放的二氧化碳只用花費1到2.5美元。

「如果真的只用花這麼少的錢,那這項研究成果確實相當重要」, Carnegie Institution for Science的資深科學家Ken Caldeira說,「這為穩定氣候變化提供了可能,我們可以在不改變整個能源系統或每個人的行為的情況下,花較少的錢來使氣候保持穩定。」

該研究小組周四上午在《Joule》雜誌上發表了他們的研究結果。

「我們的實驗條件和技術水平,基本上全世界普遍可以達到」,哈佛大學應用物理學教授、這項新研究的主要作者David Keith說,「這就是為什麼我們認為研究結果有可能進行推廣。」

Keith也是比爾·蓋茨資助的Carbon Engineering公司的創始人和執行主席,該公司研究的就是如何從大氣中直接去除二氧化碳。

原理易懂,市場可期

Carbon Engineering公司說,今天公布的這項技術已經在其位於British Columbia省的小型試驗工廠實施。該公司目前正在尋求資金,以建造一個規模化的工廠。Keith表示,到2021年,該工廠就能完工。

他們的技術雖然化學上很複雜,但卻並非前所未有,主要步驟擁三個:

首先,外部空氣被吸入工廠的「接觸器」中,並暴露在鹼性液體中。這些接觸器類似於工業冷卻塔:它們有巨大的風扇來吸入外部的空氣,而且還襯有波紋狀的塑料結構,以使得儘可能多的空氣與液體接觸。在冷卻塔裡,空氣是用來冷卻液體的;但是在這個設計中,液體卻是用來吸收氣體的。「二氧化碳是一種弱酸,所以會被鹼液吸收」,Keith說。

其次,含有二氧化碳的液體被引入工廠,經過一系列鹼酸分離的化學反應,液體被冷凍成固體顆粒,慢慢加熱,轉化成泥漿。同樣,這些技術也借鑑了化學工業的其他領域——「從碳酸鹽溶液中提取二氧化碳,世界上幾乎所有造紙廠都會這麼做」, Keith告訴我。

最後,二氧化碳與氫結合,轉化為液體燃料,包括汽油、柴油和航空燃料。在某種程度上,這一步算是了無新意:石油公司每天都會使用這種名為Fischer-Tropsch的反應,將碳氫氣體轉化為液體燃料。但這是Carbon Engineering公司業務的關鍵,這意味著該公司可以生產碳氫化合物。

舉個例子來說,如果你的車燒的是Carbon Engineering公司的氣,雖然還會排放二氧化碳的尾氣,但是這些二氧化碳最初就來自於空氣,所以不會向大氣中排放任何新的二氧化碳,也更不需要開採新的石油來為汽車提供動力。

類似的過程還可以用來隔離溫室氣體。Carbon Engineering公司可以將二氧化碳置於地下來減少大氣中的溫室氣體,而不是轉化為液體燃料。不過這樣的技術不會給公司帶來任何可銷售產品。

「近期市場主要需要的是碳氫燃料」,Keith告訴我,「我們將其視為一種脫碳運輸技術。」

Keith星期三的時候表示自己對氣候變化問題「相當樂觀」。「原因是這些低碳燃料的市場比幾年前好多了。與此同時,由太陽能和風能提供的電力也在變得便宜。」

載譽紛紛,前景樂觀

外部專家表示,他們深受Keith和他同事的成果鼓舞,但也提醒說,要審查論文中的每項成本估算和工程進展都需要時間。大家的反應基本都是:希望這辦法奏效!

「我毫不懷疑他們的成本範圍是否合理。我認為通過他們的方法,在五年內把每噸二氧化碳的成本控制在最高250美元最低100美元是可行的」, Colorado School of Mines的副教授Jennifer Wilcox表示。

「Carbon Engineering公司帶來的改進似乎都是非常合理的,我很高興他們的估計成本與我對這些改進的預期相符」,National Laboratory能源項目資深科學家Roger Aines表示。

「在我看來,這篇論文最重要的部分,就是他們在工廠裡把這項技術測試了好幾年。這是一件大事,它提供了比簡單計算或模型計算更有力的證明」, Olin College化學工程系副教授Scott Hersey表示。

Caldeira說,該項研究為經濟中最難實現去碳化的行業提供了希望,他告訴我說,「這表明,經濟中最難去碳化的部分(如鋼鐵、水泥製造、航空等)能夠繼續存在下去,只需要支付去除二氧化碳的費用就行了。」

他接著說:「全球GDP總額大約在75到110萬億美元之間,這取決於你如何計算。因此,去除所有這些二氧化碳的費用相當於全球GDP的3%到5%(如果每噸的去除成本是100美元的話)。這為解決氣候問題的成本設定了上限,因為還有很多方法可以把成本控制在100美元以下。」

Keith說,二氧化碳能不排放最好別排放。「我的觀點是,我們應該堅持先嘗試減排。作為一名選民,我認為一噸二氧化碳不排放的成本比排放然後回收它的成本要低。」

「但是一旦排放量開始下降,最終降低到零排放水平——或許10年或15年後——我會很高興能看到二氧化碳去除實現規模化。」

編譯組出品,編輯:郝鵬程

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