碳封存與碳捕獲

碳封存(Carbon sequestration)就是從大氣中吸取、去除和儲存二氧化碳(CO2)的做法,是應對氣候變化的眾多方法之一;亦被認為是從地球大氣中除碳的關鍵方法。要達到在2050年淨零排放的目標,每一個潛在的解決方案都很重要。碳封存等方法展示人類如何與自然環境及科技協調,以應對氣候危機。

人類排放的二氧化碳中,約有45%留在大氣裡,這是全球變暖的一個主要因素。自然地發生在環境中的碳封存有兩種基本形式,就是通過生物環境及地質環境。

當碳儲存在自然環境中,就會發生生物碳封存,包括所謂的「碳匯」(Carbon sinks),例如:森林、草原、土壤、海洋和其他水體。這也被稱為「間接」或被動形式的隔離。

森林和林地(例如:田野、草原、灌木地等)被認為是天然碳封存的最佳形式之一。二氧化碳在光合作用過程中與植物結合,將其交換為氧氣作為淨化排放物。因此,保護這樣的自然環境對於確保碳匯有效吸取二氧化碳至關重要。過分砍伐森林來用作土地發展或密集耕作,對這一種自然過程構成最大的威脅。

通過沼澤、泥炭,碳也可以被吸取二氧化碳,並以碳酸鹽的形式儲存。隨著二氧化碳與其他礦物元素(如鈣或鎂)混合,這些碳酸鹽會在數千年的時間裡積累起來。最終經過很長的時間(不下70,000多年之後),從地球上釋放出碳來。

海洋及其他水生環境是二氧化碳的重要吸收體。海洋中的微生物每年產生總產量一半的氧氣,吸收超過25%的二氧化碳排放量,其主要存在於海洋的上層。然而,太多二氧化碳會使水酸化,對海洋下面存在的生物多樣性構成威脅,這也是我們誓要為大氣層脫碳的其中一個原因。

當二氧化碳儲存在地下地質結構或岩石等地方時,就會發生地質碳封存(Geological carbon sequestration)。這個過程在很大程度上,可以是人為或「直接的」,是一種有潛質可發展的儲存方法。碳捕獲和儲存Carbon Capture and Storage (CCS)就是涉及捕獲由發電或工業活動(如水泥、煉鋼等工業)產生的二氧化碳;然後將這種二氧化碳壓縮,並運輸到地下深處的設施中,在那裡將其注入岩層中進行永久儲存。

但是自上世紀70年代初以來,全世界一直在試驗CCS;有很多項目開展,卻不幸地終結,主要是因為這些項目所需資金非常昂貴。支持經濟是支持政策的先決條件,希望各個已發展的國家能夠大力支持。

近來的創新科亦在大範圍內有效地處理封存的二氧化碳。石墨烯的生產需要二氧化碳作為原料;儘管僅限於某些行業,但是它大量用於生產我們日常使用的技術設備中,例如:智能手機或計算機處理器等。另外,一門相當新的科技有待發展。科學家可以通過從空氣中捕獲的碳來改變它的分子形狀,以製造新的化合物。即是可以提供一種在減少大氣碳的同時,又可以創造出原材料的方法。

如果能夠開發大規模CCS的技術,可以抵消在任何排放活動中捕獲的碳,將幫助我們更快地實現碳中和。擴大碳捕獲規模的最簡單方法就是讓已經存在的自然環境發展,重新造林將更有效地進行碳捕獲。除了採用清潔能源及對高排放行業(如建築、發電或運輸)進行高程度的脫碳外,我們亦可透過調整我們的生活及消費模式,使大氣的二氧化碳減少。

今天的CCS只是故事的一小部分,佔全球每年33GT碳排放量不到1%;未來將有更艱巨的旅程。若要兌現《巴黎協定》的承諾,環保専家估計到2050年CCS產能將從今天的56噸增加到4GT至8GT之間。這意味著從現在開始要加快碳捕獲和儲存升級進度。如果沒有CCS技術,要達到在2050年淨零排放的目標,相信會比較困難。

神造人的時候,也有用氣。「耶和華神用土地的泥土塑造了亞當,把生命之氣吹進他的鼻孔,亞當就成了有生命的人。」(創二7)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

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