碳的海洋封存技術
由于CO2可溶解于水,通過水體與大氣的自然交換作用,海洋一直以來都在“默默”吸納著人類活動產生的CO2。
海洋中封存CO2的潛力理論上說是無限的。但實際封存量仍取決于海洋與大氣的平衡狀況。模擬分析表明,注入海洋的CO2將與大氣隔絕至少幾百a。注入越深,保留的數量和時間就越長。
目前CO2的海洋封存主要有2種方案:一種是通過船或管道將CO2輸送到封存地點,并注入1000m以上深度的海中,使其自然溶解;另一種是將CO2注入3000m以上深度的海里,由于CO2的密度大于海水,因此會在海底形成固態的CO2水化物或液態的CO2“湖”,從而大大延緩了CO2分解到環境中的過程。海洋封存尚未進入實際應用,也沒有小規模的試點示范,仍然處在研究階段。但有一些小規模的外場試驗并已開展了為期25a的CO2海洋封存的理論、實驗室和模擬研究。
對CO2海洋封存的最大擔憂來自于其可能產生的環境影響,主要是對海洋生物的影響。根據一項為期數月的針對CO2升高對海洋表面生物影響的試驗研究結果,隨著時間的推移,鈣化的速度、繁殖、生長、周期性供氧及活動性放緩和死亡率上升,一些生物對CO2的少量增加就會做出反應。在接近注入點或CO2湖泊時預計會立刻死亡。
CO2升高對深層帶、深淵帶、海底帶生態系統可能產生的影響還缺乏充分的了解。盡管這些區域的生物相對稀少,但作用于其上的能量和化學效應還需要作更多的觀察以發現潛在的問題。由于CO2與水反應生成碳酸(H2CO3)會提高海水的酸性。為了加強封存效果,可以在封存地點溶解堿性礦物質,如石灰石等,以中和酸性的CO2。溶解的碳酸鹽礦物質可以將封存時間延長到大約10,000a,同時將海洋的pH值和CO2分壓的變化降至最低。然而,該方法需要大量石灰石和材料處理所需的能源。海洋封存的另一個問題是溶解的CO2最終仍將回到大氣中,因此這種方法看來也并非是一勞永逸的。
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