从大气中移除二氧化碳的新方法 – Jennifer Wilcox


人工智能时代口译技术应用研究
王华树 | 国内首部聚焦口译技术应用和教学的著作
新书推荐


口笔译教育与评价国际论坛 二号公告
在厦门大学百年校庆之际,邀您齐聚厦门、共襄盛举
论坛推荐

从大气中移除二氧化碳的新方法 - Jennifer Wilcox
play-rounded-fill

从大气中移除二氧化碳的新方法 - Jennifer Wilcox

About the talk

我们的地球有一个关于“碳”的问题——如果我们不开始从大气中移除二氧化碳, 气温将很快变得越来越高。 化学工程师珍妮佛 · 威尔考克斯介绍了可直接从空气中减少碳含量的前沿科技,使用化学反应捕获和再次使用二氧化碳,跟树木吸收二氧化碳的原理类似,但是规模更大。 这个演讲详细地探讨了人类除碳的愿景和所需要面对的困难。

百万分之四百: 这就是现在空气里 二氧化碳大概的浓度。 这意味着什么呢? 意味着每四百个二氧化碳分子, 都混了另外一百万个氧和氮分子。 今天这个房间里大概有1800人。 想象一下我们当中 只有一个人穿着绿色衬衫, 而你被要求找到那个人。 这就是我们从空气中 直接捕获二氧化碳 需要面临的挑战。 把二氧化碳从空气中提取出来, 听起来很简单, 但这实际上是个很复杂的过程。 但我要告诉你什么是简单的: 在源头减少二氧化碳排放。 但是我们并没有真正这样做。 所以我们现在得考虑如何逆转现状; 将二氧化碳从空气中移除。 虽然这个过程很困难, 但是依然有可能实现。 我今天将与你们分享 用来移除二氧化碳的科技,

01:04
以及在不久的将来,它会朝哪个方向发展。 地球能够自然地通过海水, 泥土,草木甚至是石头 将二氧化碳从空气中移除。 尽管工程师和科学家们 为了加快这个自然的过程 做了许多宝贵的工作, 但还远远不够。 好消息是, 我们还有别的技术。 感谢人类的聪明才智, 我们今天才能拥有通过化学制造 将二氧化碳从空气中移除的科技。 我把它称为人工森林。 总的来说,有两种方法 可以实现人工森林。 一种是使用溶于水的 二氧化碳捕集材料。 另一种是使用固态的 二氧化碳捕集材料。

01:57
无论你选择哪种方法, 它们看起来都差不多。 我现在向你们展示的是 一个具备这种功能的系统 可能的样子。 它被称为空气接触器。 可以看到,它必须设计得非常非常宽, 这样才能获得足够大的表面积 来处理所有需要的空气, 请谨记, 我们要尝试在一百万个分子之中 捕获仅仅四百个分子。 若使用液体材料来捕获二氧化碳, 需要选用表面积大的填充材料, 将空气接触器装满, 再使用泵驱动,并确保液体 在填充材料之间充分流动。 然后你就可以使用风扇,从装置的前面 将空气吹进装置, 以气泡的形态穿过液体。 空气中的二氧化碳 与液体材料发生反应, 从而将二氧化碳分子分离出来。 为了能捕获更多的二氧化碳, 还必须将接触器造得更深。 但是这种提升并不是无限的, 因为接触器造得越深, 制造气泡所消耗的能量也越多。 所以直接捕捉空气的空气接触器 就具备了这个独一无二的设计, 巨大的表面积和相对较薄的厚度。

03:13
在二氧化碳被捕获之后, 我们还需要能够循环使用 用来捕获它的材料, 持续不断进行捕获。 毕竟,当碳捕获具备了庞大的规模, 其捕获方法必须能够满足长远需求 并能重复利用材料。 另外,重复利用材料的过程 需要消耗大量的热量, 试想一下: 二氧化碳在空气中是如此稀薄, 材料对它的约束力就会非常大, 你需要消耗很多热量 才能回收这个材料。 所以你消耗热量回收材料时, 从空气中收集的浓缩二氧化碳 将被释放出来, 你将得到高纯度的二氧化碳。 这一点很重要, 因为高纯度的二氧化碳更容易液化, 无论是利用管道还是卡车, 都比气态二氧化碳更容易运输, 甚至更容易被直接使用, 比如作为燃料或者化学品。

04:13
关于能量,我想再多讲一些。 再生或者回收那些材料的热量需求 决定了这个过程需要的能量和附随的成本。 我想问一个问题: 你觉得在一年内 从空气中移除一百万吨的二氧化碳 需要多少能量? 答案是: 一个发电厂。 需要一个发电厂来提供从空气中 捕获二氧化碳所需要的能量。 发电厂的发电量, 取决于选择的方法, 可能在300到500兆瓦之间。 还要谨慎选择发电厂的燃料类别。 如果选择的是煤, 产生的二氧化碳会比捕获的还多。

05:01
现在让我们谈谈成本问题。 如果仅仅为了捕获一吨二氧化碳 而选择在该技术上投入大量能源, 其花费将多达一千美金。 让我们解释一下这句话。 如果你要把非常昂贵的 二氧化碳转化成液体燃料, 燃料价格将会高达 五十美元一加仑。 这太贵了;完全是不可行的。

05:23
那么我们要怎样降低费用? 这就是我所做的部分工作。 当前有一个公司, 一个商业规模的公司, 可以使费用降到每吨六百元。 还有其他几个开发技术的公司, 还可以进一步降低成本。 我要向你们简单介绍一下 这些不同的公司。

05:45
其中一个叫做Carbon Engineering, 位于加拿大。 他们使用基于液体的分离方法 结合过剩的, 廉价的天然气 来提供所需要的热量。 他们发明了一个很巧妙的方法, 可以从空气中捕获二氧化碳的同时, 也捕获燃烧天然气产生的二氧化碳。 这样一来, 他们就抵消了过度污染的 影响,也降低了成本。

06:13
位于瑞士的Climeworks 和位于美国的Global Thermostat 使用的则是不同的方法, 固体材料捕获。 Climateworks 使用来自地球的热量 或者地热能, 甚至是来自其他工业过程的过量蒸汽 来减少污染和降低费用。 Global Thermostat则另辟蹊径, 他们专注于所需的热量 以及它穿过材料的速度, 于是就可以在一个很快的速率下 释放和生产二氧化碳, 这使得他们采用了更密致的设计, 以及整体上更低廉的费用。

06:54
还有很多这样的例子。 人造森林与天然森林相比 有一个显著的优势: 规模。 这是亚马逊热带雨林的地图。 亚马逊地区每年能捕获 16亿吨的二氧化碳。 大约等于美国每年排放量的 百分之二十五。 而要捕获等量的二氧化碳所需的 人工森林或者人造空气捕获工厂, 其占地面积 只有天然森林的五百分之一。 另外,人工森林 不需要在耕地上建造, 所以并不会占用畜牧和农耕土地, 而且我们也不需要 砍去任何自然生长的树木 来建造人工森林。

07:46
我想退一步, 再次提出负排放的概念。 负排放,需要被分离的二氧化碳 永久性地从大气层中去除, 这意味着把它送回地下, 也就是它最初所在的地方。 但请让我们面对现实吧, 至今都没有人以此为生—— 至少相关从业者数量还远远不够。 所以开发这些技术的公司 其实是对获取二氧化碳感兴趣, 为了从中造出有价值的东西, 一个可销售的产品。 它可以是液体燃料, 塑料, 甚至是合成的砾石。 别误会我的意思—— 这些碳源的市场非常好。 但是我也不想让你们 产生错误的幻想。 这些市场还不够大, 不足以解决气候危机, 所以我们需要认真思考一下 还能做些什么来解决危机。

08:42
关于碳市场的一个绝佳的事实就是, 它至少支撑了建造新的捕获工厂, 每建造一个捕获工厂, 我们都会学到更多; 当我们学到更多, 我们就能不断地降低成本。 但作为一个国际社会, 我们还需要愿意去投资。 我们有世界上所有的奇妙思想和科技, 但是这还远无法 让这项技术对气候带来显著的改善。 我们还切实地需要法规扶持, 我们需要补贴, 碳税, 我们当中有一部分人 绝对愿意为此花更多的钱, 但为了走向零碳排放, 甚至是碳负排放的道路, 我们需要让社会中的大多数人 都能够承担得起这部分费用, 才能真正影响气候。

09:37
除了这些投资, 我们还需要人们在研发项目中投资。 这意味着什么呢? 1966年, 美国百分之五十的GDP 被用于投资阿波罗计划。 该计划帮助人类安全地登上了月球, 并顺利返回地球。 而在今天,一半的GDP 大概是一千亿美金。 所以当知道直接捕获空气 和与气候变化做斗争 是同一个战线后, 想象一下我们能够投资 20%的GDP, 两百亿美元。 更进一步,让我们设想一下降低成本 到100美金一吨。 这很困难, 但也正是我工作中的乐趣所在。

10:23
两百亿美金,一百美金一吨, 是个什么概念呢? 这需要我们建造二百个人工森林, 每个人工森林一年能 捕获一百万吨的二氧化碳。 这加起来相当于美国每年 碳排放量的百分之五。 听起来好像不多。 实际上,效果已经相当明显了。 如果你查看长途运输 和商用飞机产生的碳排放, 其合计总量就达到了百分之五左右。 我们对液体燃料的依赖 使这样的碳排放量 非常难以避免。 所以毋庸置疑,这项研究意义重大。

11:05
那么要建造200个工厂, 需要多少土地呢? 事实上,它们将占据 温哥华大约一半的土地面积。 这还是在利用天然气 作为燃料的前提下。 但是别忘了天然气的缺点—— 燃烧时也会排放二氧化碳。 所以如果你使用天然气直接捕获空气, 你最终只会捕获到预期量的三分之一, 除非你有像Carbon Engineering一样 同时捕获两者的方法。 如果我们有一个替代的方法, 使用风力发电或者太阳能发电, 但随之所需的土地面积 可能会扩大十五倍, 和现在的新泽西州一样大。 我在工作和研究时经常思考的一件事, 就是优化和解决两个问题, 将这些工厂放在哪里, 以及如何就地取材—— 是否有足够的土地面积, 水资源, 廉价和无污染的电能—— 因为, 例如无污染的电能 可以把水分解成氢气, 这是一个极好的, 无碳的天然气替代品, 可以提供所需的热量。

12:10
但是我想提醒大家再次 对负排放进行反思。 负排放不应该被当作是万全之策, 但是它们可以在实现 真正减少全球二氧化碳排放前 帮我们争取一些时间。 这也是为什么我们 必须小心谨慎。 这个方法是如此的诱人, 甚至会产生负面效应, 有些人过分依赖它,把它看作 能彻底解决气候危机的方案。 它可以诱使人们 每年365天,每天24小时, 继续燃烧化石燃料。 我认为我们不应该把负排放 当成中断污染的替代品, 相反的, 应该把它当成现有的 改善环境措施的一个附加品, 从提高能源效率 到低碳排放, 再到优化农业—— 总有一天,会让我们走上 一条零碳排放的道路。

13:05
我还想谈谈自己的一点反思: 我的丈夫是一位急诊医师。 他和同事每天从事的 救死扶伤的工作令我大为惊叹。 然而当我和他们谈起 我与碳捕获相关的工作, 他们也同样表示了赞叹, 因为通过捕获碳来对抗气候变化 并不只是关于拯救北极熊 或者防止冰川融化, 这是为了拯救人类。

13:37
人工森林可能没有天然森林的美观, 但是它不仅仅让我们保护有能力亚马逊, 还能保护所有 我们所爱的和珍惜的人, 以及所有的子孙后代 和现代文明。

13:56
谢谢。

分享让更多人受益


相关推荐
5/5

原创视频版权为主办方及译直播所有,请勿擅自使用
1
已有 0 条评论 新浪微博