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「把二氧化碳封在貝殼裡」-科學家跟海借空間

2021/08/25 社企流/編譯:劉俐君

即便再生能源和零排放交通工具已經增加,全球經濟也在緩慢地脫碳(decarbonize),想解決氣候變遷的問題,我們可能還是得從大氣中消除大量的二氧化碳。據估計,在本世紀中還需消除約100億公噸的二氧化碳。

欲降低二氧化碳進入大氣層造成溫室效應,不少新創公司認為,設計機器直接捕捉空氣中過多的二氧化碳是有效的解決之道、也有些人傾向造林;而洛杉磯加州大學的科學家,則在貝殼身上得到靈感。

由於海洋和大氣是處於平衡狀態,如果從海水中取出二氧化碳,海洋便會再從空氣中吸收更...
由於海洋和大氣是處於平衡狀態,如果從海水中取出二氧化碳,海洋便會再從空氣中吸收更多二氧化碳。 圖/unplush

「當我們持續在思考,有什麼最佳的方法能夠捕捉二氧化碳,我們想到了貝殼的形成。」加州大學洛杉磯分校工學院(UCLA Samueli School of Engineering)化學與生物分子工程系副教授Dante Simonetti表示。貝類形成過程,碳酸離子產生碳酸鈣,透過光合與鈣化作用,可將二氧化碳封存於貝殼中。

從貝殼中獲得靈感後,Simonetti與團隊便著手研究,如何運用這個原理,影響大氣中二氧化碳的含量。

由於海洋和大氣是處於平衡狀態,如果從海水中取出二氧化碳,海洋便會再從空氣中吸收更多二氧化碳。

於是,科學家們便研發一項技術,將海水抽入機器後,通過濾網得到電荷,促使化學作用產生,將溶於海水中的二氧化碳與水中的鈣離子和鎂離子結合,形成石灰岩和菱鎂礦(magnesite)——這些礦物質基本上就是磨碎後的貝殼,可以放置於陸地或海洋中。經機器抽取的海水也能再度排回海洋。

加州大學科學家從貝殼中獲得靈感研發新技術。 圖/UCLA Newsroom
加州大學科學家從貝殼中獲得靈感研發新技術。 圖/UCLA Newsroom

這項技術相較其他碳移除(carbon-removal)技術的優勢在於,二氧化碳在海水中高於空氣中含量150倍。「若是直接從空氣中收集,需要耗費大量能源將二氧化碳從空氣中取出,並濃縮成能夠被儲存的形式。」 Simonetti表示,同樣是收集二氧化碳,運用這項新技術會比從空氣收集的花費少,因為不需要耗費大量能源。同時,這個方法也會製造出一項副產品——氫氣,將有助於設備的運作,也能被作為燃料賣出。

如果是從發電廠的煙囪進行碳捕捉與封存(Carbon capture and storage),對於捕捉到的二氧化碳處理方式多為注入地層儲存、或製成燃料與其他商品,前者有外洩風險、後者則仍會被燃燒或焚毀、釋放二氧化碳。而洛杉磯加州大學的科學家所研發的新技術,則能將二氧化碳以礦物質的形態封存,免除上述的風險。

Simonetti說:「如果是從空氣中直接捕獲二氧化碳,得到的是還需要壓縮的氣體。除此之外不論是儲存在地底或是其他的隔離狀態,還需要儲存空間,存入地層的過程也需要消耗能源。接下來還需要持續監控氣體是否外漏。我們的處理方式不需要面臨這些麻煩。」

科技公司「Stripe」在兩年前開始為碳清除提供資金,以替代典型的碳補償,近期他們宣布將與洛杉磯加州大學的科學家們合作,以這項技術創立一家名為「Seachange」的公司。他們的目標,是將此技術從實驗室轉移到演示場地,讓科學家能獲得實際的性能數據。他們也會跟其他專家合作,以確保不會對海洋環境造成負面影響。這項科技開始推出後,會需要大規模進行,將需要建置約兩千台的裝置,才能達成一年捕捉100億公噸二氧化碳的目標。

本文轉載自《社企流》(原文標題:洛杉磯科學家從「貝殼」中獲靈感,攜手科技公司盼除百億碳排)。

參考資料

Carbon Removal(American University)

This carbon-capture tech removes CO2 from the ocean by making seashells(Fast Company)

藻貝類減碳 符合自然(成功大學能源科技與策略研究中心)

什麼是碳捕捉與封存技術?碳捕集技術的主要形式?(環境資訊中心)

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