碳的海洋封存技术
由于CO2可溶解于水,通过水体与大气的自然交换作用,海洋一直以来都在“默默”吸纳着人类活动产生的CO2。
海洋中封存CO2的潜力理论上说是无限的。但实际封存量仍取决于海洋与大气的平衡状况。模拟分析表明,注入海洋的CO2将与大气隔绝至少几百a。注入越深,保留的数量和时间就越长。
目前CO2的海洋封存主要有2种方案:一种是通过船或管道将CO2输送到封存地点,并注入1000m以上深度的海中,使其自然溶解；另一种是将CO2注入3000m以上深度的海里,由于CO2的密度大于海水,因此会在海底形成固态的CO2水化物或液态的CO2“湖”,从而大大延缓了CO2分解到环境中的过程。海洋封存尚未进入实际应用,也没有小规模的试点示范,仍然处在研究阶段。但有一些小规模的外场试验并已开展了为期25a的CO2海洋封存的理论、实验室和模拟研究。
对CO2海洋封存的最大担忧来自于其可能产生的环境影响,主要是对海洋生物的影响。根据一项为期数月的针对CO2升高对海洋表面生物影响的试验研究结果,随着时间的推移,钙化的速度、繁殖、生长、周期性供氧及活动性放缓和死亡率上升,一些生物对CO2的少量增加就会做出反应。在接近注入点或CO2湖泊时预计会立刻死亡。
CO2升高对深层带、深渊带、海底带生态系统可能产生的影响还缺乏充分的了解。尽管这些区域的生物相对稀少,但作用于其上的能量和化学效应还需要作更多的观察以发现潜在的问题。由于CO2与水反应生成碳酸(H2CO3)会提高海水的酸性。为了加强封存效果,可以在封存地点溶解碱性矿物质,如石灰石等,以中和酸性的CO2。溶解的碳酸盐矿物质可以将封存时间延长到大约10,000a,同时将海洋的pH值和CO2分压的变化降至最低。然而,该方法需要大量石灰石和材料处理所需的能源。海洋封存的另一个问题是溶解的CO2最终仍将回到大气中,因此这种方法看来也并非是一劳永逸的。
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