二氧化碳 谁在试图补齐碳中和最后一块拼图?


二氧化碳 谁在试图补齐碳中和最后一块拼图?
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二氧化碳 谁在试图补齐碳中和最后一块拼图?


你在蚂蚁森林集齐多少张环保证书了?
你乘地铁、点环保单外卖、骑共享单车 , 每天收集能量 , 三五个月能在阿拉善种下一棵小树 。 你的每一棵树都是一个小小的碳汇 , 都在为减缓地球温升助力 。
碳汇(Carbon sink)是指能吸收二氧化碳的森林、土地或海洋 , 他们能依靠自然的能量分解或通过光合作用吸收二氧化碳 。 因此 , 植树造林是缓解气候变化的重要措施之一 , 但仅靠种树来实现40年后的碳中和目标是完全不够的 。
我们来做一道题:如果要中和掉中国在去年一整年的碳排放 , 需要多少树?一棵树一年能吸收大约30公斤的二氧化碳 , 2020年中国的碳排放量将近99亿吨 , 这需要3300亿棵树才能将中国去年全年的碳排放量抵消掉 。
【二氧化碳|谁在试图补齐碳中和最后一块拼图?】从上线到2019年4月 , 蚂蚁森林种下一亿棵树 , 占地933平方公里 。 如果想仅靠种树来实现中国的碳中和 , 我们需要308万平方公里的森林 , 超过国土面积的1/3 。
是树的吸收效率太低吗?不 , 不是大自然不努力 , 只能说中国作为全球第二大经济体的蓬勃 , 其身后的确背负着全球最大的碳排放量 。 但你是否想过 , 假如能加速树叶的光合作用 , 加速碳汇对二氧化碳的吸收和转化效率 , 这道题会不会有其他的解法?
如何解开碳中和的“二元n次方程”? 自国家宣布“双碳”目标以来 , 碳中和迅速从学术界出圈走红 , 成为公共辩论的高频词汇 , 热度经久不衰 。 碳中和的解法 , 无疑两条路——源头减碳和末端治理 。
大部分二氧化碳来自于化石燃料的燃烧 。 源头减碳 , 就是通过减少化石燃料的燃烧来减少二氧化碳排放 。 国家大力补贴风力与光伏发电 , 积极推动电动汽车的普及 , 就是通过利用更清洁的能源替代化石燃料 , 从源头上减少二氧化碳产生的做法 。
但是 , 人类劳动生产不可能完全实现“零碳化” , 且不说可再生能源生产的间歇性和不稳定性 , 还是会需要一定的传统能源方式补充;更重要的是 , 人类的活动会不可避免的产生二氧化碳 , “堵不如疏” , 相比于花大力气去在每个碳排放的细枝末节上进行处理 , 末端治理是更好的中和碳排放的不二法宝 。
对二氧化碳的末端治理方案是碳捕集、利用和封存(CCUS Carbon Capture , Utilization and Storage) , 关键技术在利用和封存两方面 。
光合新能C2MET II型工业反应器原型机
说到碳利用 , 其实二氧化碳本身是很多产品重要的生产原料 , 比如你冰箱里的快乐水、口袋里跳跳糖、办公楼的灭火器、舞台上的干冰等等 。 但这些消耗量远不过碳中和所需的九牛一毛 。
对比碳利用 , 碳封存目前的可行性更高 , 一部分碳封存技术已达到商业应用阶段 。
不过 , 碳封存有较高的泄漏风险 , 而且由于封存需要大量储存空间 , 储存成本可能因为空间资源稀缺上涨 , 从而抵消掉技术成本的下降 。 长远看来 , 碳利用是更可持续的一种二氧化碳治理方式 。 这就好比垃圾分类回收再利用比单纯填埋的方式更好 。
让“碳“回到生产生活的循环中 , 是最有效的治理 。 而大自然本身也有这样的碳循环示范——光合作用 。 前文对人工加速光合作用作了个假设 , 其实 , 这一假设已经有技术能够实现 。
从人工光合作用到人工“油田” 光合作用的原理是 , 叶绿素在阳光的作用下将空气中的二氧化碳和水转化为饱含能量的有机物 。 光催化便是对光合作用进行模拟的尝试 , 其中 , 等离激元(Plasmon)效应的运用便是打开了光催化领域向清洁能源探索的一个新的可能性 。
等离激元人工光合是通过纳米催化剂 , 人工完成光合作用的技术 。 过程中 , 纳米催化剂充当叶绿素的角色 , 以太阳光为能量 , 激活二氧化碳和水的化学键 , 将其中的碳、氢元素重新结合为烷烃分子 , 成为碳氢化合物燃料 。 用清洁的碳氢燃料去替代传统的化石能源 , 不仅可以回收利用二氧化碳 , 还能减少传统化石能源使用 , 可谓一石二鸟 。

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