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新论文提出违反直觉的解决气候变化新方案:将甲烷转化为二氧化碳

2019-05-23    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:一种看似违反直觉的方法——将一种温室气体转化为另一种——有望使大气中的甲烷浓度恢复到工业化前的水平。甲烷是全球变暖的一个强大驱动力。


(图片来源:Jackson等人,2019年自然可持续性/艺术家:Stan Coffman)

利用称为沸石(CUII和FEIV)的催化材料将甲烷(CH4)转化为二氧化碳(CO2)的工业阵列概念图。

一种看似违反直觉的方法——将一种温室气体转化为另一种——有望使大气中的甲烷浓度恢复到工业化前的水平。甲烷是全球变暖的一个强大驱动力。

一个相对简单的过程可以帮助扭转气候变化的趋势,同时带来健康的利润。这是斯坦福大学领导的一份新论文中提出的一个充满希望的设想,该论文强调了一个看似违反直觉的解决方案:将一种温室气体转化为另一种。

这项研究发表在5月20日的《自然可持续性》杂志上,它描述了将极具威力的温室气体甲烷转化为二氧化碳的潜在过程,而二氧化碳对全球变暖的推动作用要小得多。有意向大气中释放二氧化碳的想法似乎令人惊讶,但作者认为,用甲烷交换二氧化碳对气候来说是一个重大的净效益。

斯坦福大学地球、能源和环境科学学院地球系统科学米歇尔和凯文·道格拉斯普罗沃斯教授罗布·杰克逊是这项研究的主要作者。

其基本观点是,一些甲烷排放源——例如水稻种植或牲畜——可能很难或代价高昂地消除。“另一种选择是通过去除甲烷来抵消这些排放,这样就不会对大气变暖产生净影响,”该研究的合著者、斯坦福大学伍兹环境研究所(Stanford Woods Institute for the Environment)的佩里l麦卡蒂(Perry L. McCarty)主任克里斯菲尔德(Chris Field)说。

一个问题和一个可能的解决方案

2018年,甲烷的浓度达到了工业化前水平的2.5倍,其中约60%是由人类产生的。尽管大气中二氧化碳的含量要高得多,但甲烷释放后的头20年里,其对气候系统变暖的影响是前者的84倍。

大多数将全球平均气温稳定在比工业化前水平高出2摄氏度的设想,都取决于减少进入大气的二氧化碳总量和通过植树或地下封存等方式消除大气中已经存在的二氧化碳的策略。然而,该研究的作者指出,去除其他温室气体,尤其是甲烷,可能提供一种互补的方法。他们指出,甲烷对气候的影响过大。

大多数消除二氧化碳的方案通常假定在几十年内消除了数千亿吨的二氧化碳,而且无法将大气恢复到工业化前的水平。相比之下,研究人员称,通过从大气中去除约32亿吨甲烷,并将其转化为相当于几个月全球工业排放的二氧化碳,甲烷浓度可以恢复到工业化前的水平。如果成功,该方法将消除迄今为止造成全球变暖的大约六分之一的原因。

甲烷的浓度很低,很难从空气中捕捉到。然而,作者指出沸石,一种主要由铝、硅和氧组成的晶体材料,本质上可以像海绵一样吸收甲烷。“多孔的分子结构、相对较大的表面积以及在沸石中容纳铜和铁的能力,使它们成为捕捉甲烷和其他气体的有希望的催化剂,”人文科学学院(School of Humanities and Sciences)化学教授埃德·所罗门(Ed Solomon)说。

整个过程可能会以一个巨大的精巧装置的形式出现,电风扇推动空气通过充满粉状或颗粒状沸石和其他催化剂的翻滚室或反应器。作者认为,被困住的甲烷可以被加热,形成并释放二氧化碳。

未来盈利

将甲烷转化为二氧化碳的过程可能是有利可图的,只要对碳排放定价或制定适当的政策。按照大多数相关评估模型的预测,如果本世纪碳补偿的市场价格升至每吨500美元或更高,那么从大气中去除的每吨甲烷的价值可能超过1.2万美元。

一个足球场大小的沸石阵列每年可以产生数百万美元的收入,同时还可以清除空气中的有害甲烷。原则上,研究人员认为,将更有害的温室气体转化为更弱的温室气体的方法也适用于其他温室气体。

虽然在不久的将来,将大气中的温室气体减少到工业化前的水平似乎不太可能,但研究人员认为,有了这些策略,这是可能的。

 
 
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