加州大學(xué)洛杉磯分校的高拉夫·桑特( Gaurav Sant)說，為了幫助清除大氣中積累的大量二氧化碳，“我們必須從大自然中汲取靈感。”

目前，清除大氣中累積的大量二氧化碳，遏制全球氣候變化，還沒有簡易的辦法。1月12日，美國《加州大學(xué)洛杉磯分校》網(wǎng)站刊載韋恩·劉易斯(Wayne Lewis)的文章說[1]， 該校的研究人員提出一種策略是，通過海水每年誘捕幾十億噸CO2。這值得深入研究......

大多數(shù)專家一致認為，遏制氣候變化，以及隨之而來的全球變暖、極端高溫事件和更強風(fēng)暴，需要從大氣中清除二氧化碳和其他溫室氣體。但是，由于人類每年排放約370億噸二氧化碳，目前捕俘二氧化碳的策略似乎無法達到預(yù)期的效果。

現(xiàn)在，UCLA的研究小組提出了一種途徑，可以幫助每年從大氣中提取幾十億噸二氧化碳。這種技術(shù)并不直接捕俘大氣中的二氧化碳，而是從海水中提取，使海水吸收更多的二氧化碳。因為，單位體積海水所含二氧化碳約為空氣150倍。

他們的研究成果，發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(ACS)《可持續(xù)化學(xué)與工程》雜志上。它描述了UCLA研究人員的理念，稱“單步”的碳扣押與封存，簡稱sCS2。但免費下載閱讀的范圍還有些限制。[2]

資深作者、UCLA碳管理研究所主任與UCLA薩姆厄工程學(xué)院薩姆厄研究員、土木與環(huán)境工程和材料科學(xué)與工程教授Gaurav說，“為了緩解氣候變化，需要移除大氣中的二氧化碳，量級為每年約100-200億噸。” “要實現(xiàn)這么大規(guī)模的方案，必須從大自然中汲取靈感。”

由于大氣和海洋處于平衡狀態(tài)，如果從海洋中提取二氧化碳，那么大氣中的二氧化碳就會溶解到海洋中。在這種情況下，海水就像一塊吸收二氧化碳的“海綿”。它已經(jīng)吸收了大量的二氧化碳，而sCS2過程的目標是將它榨干，讓“海綿”再從大氣中吸收更多的二氧化碳。

這個擬議的技術(shù)包括一個液流反應(yīng)器，即連續(xù)供應(yīng)原料并產(chǎn)出制品的系統(tǒng)。海水流過一網(wǎng)狀物，使電荷能通過它進入水中，使之變成堿性。這會引發(fā)一系列化學(xué)反應(yīng)，最終將溶解的二氧化碳與海水中原有的鈣和鎂相結(jié)合，形成石灰石和菱鎂礦。這個過程與貝殼的形成過程類似。流出的海水耗盡了溶解的二氧化碳，準備再吸收更多的二氧化碳。除礦物質(zhì)外，反應(yīng)的副產(chǎn)物氫，是一種清潔燃料。

原理圖：簡要說明UCLA 研究小組的“單步”碳扣押與封存概念。

UCLA研究小組提出的方法，除其潛在的規(guī)模高達每年幾十億噸外，重要的優(yōu)勢在于超越其他移除大氣中積聚二氧化碳的理念。

所謂的“單步”，用以區(qū)別于其他的概念。后者要求從大氣中提取二氧化碳，需經(jīng)多步濃縮過程之后才能封存。雖然某些計劃提議將捕俘的二氧化碳封存在地質(zhì)構(gòu)造中，如枯竭的天然油-氣田，但有二氧化碳泄漏重新進入大氣的危險。相比之下，sCS2能以固體礦物的形態(tài)“持久”地封存二氧化碳。

UCLA加州納米系統(tǒng)研究所的Sant說，“把二氧化碳變成巖礁的好處是，沒有什么不良后果。”

研究報告的第一作者、原UCLA項目助理教授、現(xiàn)在德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校助理教授Erika Callagon La Plante補充說，“持久、安全和永久儲存，是我們解決方案的前提。”

這個團隊對實現(xiàn)這個概念所需材料、能源輸入、成本，以及如何處理副產(chǎn)品進行了詳細的分析。考慮到碳排放的巨大挑戰(zhàn)，不出所料的是，他們估計，每年固碳100億噸，要建近1800個sCS2裝置，成本高達萬億美元。

Sant說，“很顯然，管理和減少二氧化碳排量首先是個經(jīng)濟挑戰(zhàn)。”“現(xiàn)今的許多碳管理方法，或者需要的清潔能源比我們能生產(chǎn)的還多，或者負擔(dān)不起。因此，需要制定的解決方案既要可行，又不會使世界陷入貧困。我們試圖用實用主義的眼光，既考慮能源和財政資源有限，又考慮怎樣實現(xiàn)規(guī)模空前的綜合干預(yù)。”但是，消耗的能源和經(jīng)濟成本還是嫌太高了，值得更深入地研究、改進。

研究人員仍然相信，即使較小規(guī)模的sCS2系統(tǒng)，也是碳捕俘與封存技術(shù)的進步，應(yīng)視作任何潛在的、應(yīng)對氣候變化總體戰(zhàn)略的組成部分。

資料與注釋：

1. Wayne Lewis，Could the ocean hold the key to reducing carbon dioxide in the atmosphere? UCLA，January 12, 2021

2. Erika Callagon La Plante et al., Saline Water-Based Mineralization Pathway for Gigatonne-Scale CO2 Management, ACS Publications，January 12, 2021