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发展海洋低碳技术 挖掘海洋固碳潜力

作者: 发布时间:2017-08-11 15:54:32  


发展海洋低碳技术 挖掘海洋固碳潜力

来源:环保网

低碳技术:  海洋覆盖地球表面的70.8%,是地球上最重要的碳汇聚集地。据目前测算,地球上每年使用化石燃料所产生的二氧化碳约13%为陆地植被吸收,35%为海洋所吸收,而其余部分暂留存于大气中,因此,利用海洋的固碳作用,发展海洋低碳技术,对实现我国的减排战略目标至关重要。 来源:中国环保联盟-低碳技术 /ditan/jishu/

  我们通常把吸收大气二氧化碳的区域称为碳汇,反之,向大气释放二氧化碳的区域称为碳源。海洋是除地质碳库外最大的碳库,也是参与大气碳循环最活跃的部分之一,海洋的固碳能力约为4000万亿吨,年新增储存能力约5亿-6亿吨。海洋在调解全球气候变化,特别是吸收二氧化碳等温室气体效应方面作用巨大。人类活动每年向大气排放的二氧化碳总量达55亿吨,其中约20亿吨被海洋所吸收,陆地生态系统仅吸收7亿吨左右。因此,通过增加海洋的碳汇能力,发展海洋低碳技术,可以在一定程度上缓解化石能源消费造成的全球气候变化问题,将进一步推进我国经济结构调整,转变经济发展方式,有利于建设资源节约型、环境友好型社会。 

  海洋有多种固碳方式,包括海洋物理固碳、深海封储固碳、海洋生物固碳、海滨湿地固碳等。 

  海洋物理固碳,是指通过海洋物理泵的作用,使海水中的二氧化碳碳酸盐体系向深海扩散和传递,最终形成碳酸钙,沉积于海底,形成钙质软泥,从而起到固碳作用。这种海气界面的气体交换过程以及二氧化碳从海洋表面向深海输送的水动力过程被称为物理泵 

  水体温度的变化会影响海水中二氧化碳的溶解度,二氧化碳的溶解度随温度的降低而升高,因此,冬春季海水低温期是吸收二氧化碳的碳汇期。碳在海流的作用下不断被带入深海,在深海长期储存,达到固碳的效果。 

  深海封储固碳是另一种固碳的有效方法。由于化石燃料,尤其是煤炭仍是我国最主要的能源燃料,为兑现我国二氧化碳的减排承诺和应对国际贸易可能出现的碳关税,解决措施之一就是寻求能够长期大量存储二氧化碳的地方与方法。科学研究发现,在深海,二氧化碳会与水形成一种水化物,外面形成一层固态的外壳,这层外壳限制了二氧化碳与海水的接触;当海水深度大于3000米时,液态二氧化碳表面能形成稳定的水化物外壳,这种方式储藏的气体将足以应对最严重的地震或其他地球剧变,能够保证几千年安全无逃逸 

  要实现深海注入,首先要解决的问题就是废气中二氧化碳的收集,主要是利用胺溶剂洗涤排放的废气,利用专门的二氧化碳隔离装置能收集98%左右的二氧化碳,然后将其液化压缩,再由延伸至海洋深处的管道送至深海隔离。由于液态二氧化碳的比重大于海水,经由管道送入深海后,液态二氧化碳会自动下沉到海床部分。在深海水压之下,液态二氧化碳会沉积不动。专家们预计隔离在深海海底的液态二氧化碳可以稳定隔离2000年以上,因此将二氧化碳注入深海是未来最理想的储藏方法。 

  海洋生物固碳,是指通过海洋生物泵的作用进行固碳,即由海洋生物进行有机碳生产、消费、传递、沉降、分解、沉积等系列过程,从中实现碳转移。海洋中的藻类、珊瑚礁、贝类等都有很强的固碳能力。 

  以藻类固碳为例,地球上的光合作用90%是由海洋藻类完成的。海藻能够有效地利用太阳能,通过光合作用固定二氧化碳,将无机碳溶解转化为有机碳,并且在其初级生产过程中,还需从海水中吸收溶解的营养盐,如硝酸盐、磷酸盐,这使得表层水的碱度升高,将进一步降低水体中二氧化碳的分压。这两个过程促使海洋与空气界面两侧的二氧化碳分压差加大,促进大气二氧化碳向海水中扩散,使海水吸收更多的二氧化碳。目前,大规模人工养殖的海藻已成为浅海生态系统的重要初级生产力。研究表明,海洋大型藻类养殖水域面积的净固碳能力分别是森林和草原的10倍和20倍。据计算,每生产一吨海藻,可固定二氧化碳1.1吨。近几年,我国大型海藻养殖产量每年在120万吨~150万吨左右(干重),换算为固碳量为36万吨~45万吨/年。