被严重低估的威胁:全球变暖

2020-2-22 20:45 来源: 甲子光年 |作者: 刘景丰

从热力学看碳排放:不靠人性,靠科技


人性的东西是不好解决的,那科技能否解决全球变暖?
 
为了应对全球变暖,国外近年兴起了一种新的二氧化碳收集技术,叫碳捕集。
 
碳捕集与封存(简称CCS,也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等)是指将大型发电厂所产生的二氧化碳(CO2)收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖的一种方法。2012年8月6日,中国曾实施首个二氧化碳封存至咸水层项目。
 
信息源:百度百科
 
这种方式,目前看是理论上可行,工程上也可行,但经济上不可行。
 

某碳捕集纯化示范项目
 
首先,把二氧化碳从大气中分离出来,需要一个大型空气分离器,它要达到每秒钟数吨的空气流量。要满足这样的条件,装置得足够大,大到堪比一个工业园区,有可能这个装置上仅管道就接近一间房屋那么粗。而且这种大型机器的运转需要消耗大量电能,甚至消耗能量的成本会大于捕捉二氧化碳的价值。
 
其次,即使通过这种方式捕捉了二氧化碳,目前并未找到处理二氧化碳的方式。有一种说法是把捕捉的二氧化碳排放到地下,因为地下经过石油、天然气开采形成了许多空洞,用二氧化碳正好填充这些洞,来方便石油开采。但如果稍微思考一下就会觉得这种方式不太靠谱,因为埋到地下的二氧化碳也需要加压,不但需要消耗能量,同时储存在地下的高压二氧化碳也给人们带来安全隐患;而且就算一年两年能把二氧化碳封存在地下,那十年二十年之后,很难保证封存的二氧化碳不会泄漏——一旦泄露就意味着前功尽弃。
 
科学家还曾想出一种二氧化碳的处理方式,把二氧化碳固体化,然后排到深海。这个方法也让人深表怀疑,即便把二氧化碳做成液态也需要非常大的压力和极低的温度,更何况固态的二氧化碳,它需要极大的压力和超低温,几乎可以拿来做冷冻炸药了。
 
解决不了二氧化碳封存的问题,光去分离二氧化碳是没用的。
 
如果不考虑经济成本,真要处理这些捕捉二氧化碳,其实有一种可行的技术,就是把捕捉到二氧化碳跟氢气结合制成天然气,或者跟水制成甲醇,再或者跟一些藻类制生物制柴油能源,这就实现碳的循环——在此过程中,二氧化碳就变成了能量的载体。
 
这是人们探索处理已经排放的二氧化碳的一些方式。但目前我们当务之急,是如何减少二氧化碳的排放。
 
目前,全球25%的碳排放来自于发电和产热,14%的碳排放来自交通领域,解决这些领域碳排放,需要用可再生能源、生物质燃料替代化石燃料能源。
 
生物质能源(燃料),可以理解为海藻、玉米秸秆、甘蔗、木薯、甚至一些专门用来做燃料的能量草。把这些植物做成燃料酒精、生物质汽柴油或者是天然气、沼气,这种情况下,它的碳排放就是负的。
 
如果植物燃料能大规模应用,理论上既解决了碳排放问题,还不会阻碍生活质量和发展权。因为生物质燃料需求越多,就会刺激越多的贫困农民的生产,然后开垦荒田,提高生物质燃料作物的产量。
 
从环保角度讲,生物质燃料太完美了;但对发动机工程师来讲,将其作为燃料就是噩梦。
 
从整个工业史上看,几百年来只发明了三种发动机——蒸汽机(外燃机)、活塞式内燃机和燃气轮机(航空发动机)。
 
传统发动机是无法燃烧生物质燃料的。
 
以酒精为例:酒精的气化潜热非常的低,当酒精喷进发动机缸里,它就会变成气态酒精,在点燃之前,它要先吸热,这就改变了原来缸内温度和压力的分布,由于酒精火焰传播的状况跟原来的(汽油燃烧状态下)燃烧机理不同,便出现无法燃烧的情况。
 
而且酒精极易溶于水,如果活塞发动机烧带水的酒精,很容易当场报废;即便纯酒精,在发动机缸里燃烧后,会发生反应变成乙酸(醋),乙酸在高温高压下的腐蚀性非常强,会直接把缸体腐蚀出一个个坑,发动机报废。
 
在热力学界,大家公认:微型燃气轮机是人类有史以来各种热力学设备里尾气排放最低的。更重要的是它打破了传统内燃机对燃料的限制,既可以燃烧汽油、柴油,也可以燃烧甲醇、乙醇、沼气等生物质燃料。
 
但燃气轮机的缺点,是研发难度和生产精度太高,高昂的制造成本和维修保养限制了其大规模应用。
 
而我们努力10年坚持不懈风雨无阻,就是为了把微型燃气轮机做到便宜、简单,可批量生产,向大众普及,使大家有条件使用生物质燃料。
 
除此之外,对个人而言,也可以身体力行为减少碳排放做贡献。比如减少浪费,尽量不浪费粮食和生活用品;避免空运物品,减少航空运输排放的二氧化碳;减少肉食和奶制品消费,尤其是牛羊肉。
 
这些措施会让每个人平均可减少2吨的碳排放量。
 
一些全球的富豪们也开始把目光投向全球变暖的治理。
 
美国时间本周一,世界首富、亚马逊首席执行官杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)宣布,他将通过一项名为贝索斯地球基金(Bezos Earth Fund)的新基金投入100亿美元来应对气候变化,该基金完全专注于慈善捐赠。贝索斯是越来越多的亿万富翁中的一员,他们将大量资金用于应对全球变暖的影响。
 
这是一个好的兆头,行动是解决问题最好的方法。人类不能再对全球变暖持佛系态度了。
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