What are the benefits of direct injection gasoline for 2023 Frontier?
|
Rừng, thảm tảo bẹ và các dạng thực vật khác hấp thụ carbon dioxide từ không khí khi chúng lớn lên và liên kết nó thành sinh khối. Tuy nhiên, các cửa hàng sinh học này được coi là bể chứa carbon dễ bay hơi vì không thể đảm bảo quá trình cô lập lâu dài. Ví dụ: các sự kiện tự nhiên, chẳng hạn như cháy rừng hoặc dịch bệnh, áp lực kinh tế và các ưu tiên chính trị thay đổi có thể dẫn đến việc carbon cô lập được giải phóng trở lại bầu khí quyển. [6] Carbon dioxide đã được loại bỏ khỏi khí quyển cũng có thể được lưu trữ trong lớp vỏ Trái đất bằng cách bơm nó vào lớp dưới bề mặt hoặc ở dạng muối cacbonat không hòa tan (cô lập khoáng chất). Các phương pháp này được coi là không bay hơi vì chúng loại bỏ carbon khỏi khí quyển và cô lập nó vô thời hạn và có lẽ là trong một khoảng thời gian đáng kể (hàng nghìn đến hàng triệu năm) Show
Mô tả[sửa] Đề xuất toàn cầu vs. thực hiện cô lập CO2 hàng năm. Hơn 75% các dự án xử lý khí đề xuất đã được thực hiện, với con số tương ứng cho các dự án công nghiệp khác và các dự án nhà máy điện lần lượt là khoảng 60% và 10%. [7] Cô lập carbon là quá trình liên quan đến việc thu giữ carbon và lưu trữ lâu dài carbon dioxide trong khí quyển (CO CO2 có thể được thu giữ dưới dạng sản phẩm phụ tinh khiết trong các quy trình liên quan đến tinh chế dầu mỏ hoặc từ khí thải từ quá trình sản xuất điện. [9] Quá trình cô lập CO Cô lập carbon mô tả việc lưu trữ carbon dioxide hoặc các dạng carbon khác trong thời gian dài để giảm thiểu hoặc trì hoãn sự nóng lên toàn cầu và tránh biến đổi khí hậu nguy hiểm. Nó đã được đề xuất như một cách để làm chậm quá trình tích tụ khí nhà kính trong khí quyển và biển, được giải phóng bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch và sản xuất chăn nuôi công nghiệp. [10] Carbon dioxide được thu giữ tự nhiên từ khí quyển thông qua các quá trình sinh học, hóa học hoặc vật lý. Một số kỹ thuật cô lập nhân tạo khai thác các quy trình tự nhiên này,[3] trong khi một số sử dụng các quy trình hoàn toàn nhân tạo Có ba cách mà việc cô lập này có thể được thực hiện. chụp sau khi đốt, chụp trước khi đốt và đốt oxy. [11] Nhiều kỹ thuật phân tách đang được theo đuổi, bao gồm phân tách pha khí, hấp thụ vào chất lỏng và hấp phụ trên chất rắn, cũng như các quá trình lai, chẳng hạn như hệ thống hấp phụ/màng. [12] Các quy trình trên về cơ bản thu giữ lượng khí thải carbon từ các nhà máy điện, nhà máy, ngành công nghiệp đốt nhiên liệu và các cơ sở sản xuất chăn nuôi thế hệ mới khi chúng chuyển đổi sang các kỹ thuật canh tác phục hồi để giảm lượng khí thải carbon Xét về khả năng lưu giữ các-bon trên đất rừng, tốt hơn hết là tránh phá rừng hơn là chặt bỏ cây cối và sau đó trồng lại rừng, vì phá rừng dẫn đến những tác động không thể đảo ngược được. g. mất đa dạng sinh học và suy thoái đất. [13] Ngoài ra, tác động của việc trồng lại rừng trong tương lai sẽ xa hơn so với việc giữ nguyên các khu rừng hiện có. [14] Phải mất nhiều thời gian hơn - vài thập kỷ - để các khu vực được trồng lại rừng trở lại mức hấp thụ carbon như ở các khu rừng nhiệt đới trưởng thành. [15] Mackey và Dooley coi "việc bảo vệ và phục hồi các hệ sinh thái giàu carbon và tồn tại lâu dài, đặc biệt là rừng tự nhiên" là "giải pháp khí hậu chính". [16] Tổng lượng cây mất đi hàng năm trên toàn cầu được ước tính vào khoảng 15 tỷ cây và số lượng cây trên toàn cầu đã giảm khoảng 46% kể từ khi bắt đầu nền văn minh nhân loại. [17] Các quá trình sinh học trên đất[sửa | sửa mã nguồn]Theo Báo cáo đánh giá lần thứ sáu của IPCC, những thay đổi trong sử dụng đất giúp tăng cường thu hồi carbon tự nhiên có khả năng thu giữ và lưu trữ một lượng lớn carbon dioxide mỗi năm. Chúng bao gồm bảo tồn, quản lý và phục hồi các hệ sinh thái như rừng, đất than bùn, vùng đất ngập nước và đồng cỏ, bên cạnh các phương pháp cô lập carbon trong nông nghiệp. [18] Sự cô lập sinh học[sửa]Cô lập sinh học là việc thu giữ và lưu trữ khí nhà kính carbon dioxide trong khí quyển bằng các quá trình sinh học liên tục hoặc tăng cường. Hình thức cô lập carbon này xảy ra thông qua việc tăng tốc độ quang hợp thông qua các hoạt động sử dụng đất như tái trồng rừng và quản lý rừng bền vững. [19][20] Đất than bùn[sửa]Các bãi than bùn hoạt động như một bể chứa carbon vì chúng tích tụ sinh khối bị phân hủy một phần mà nếu không sẽ tiếp tục phân hủy hoàn toàn. Có sự khác biệt về mức độ các vùng đất than bùn hoạt động như một bể chứa carbon hoặc nguồn carbon có thể được liên kết với các vùng khí hậu khác nhau ở các khu vực khác nhau trên thế giới và các thời điểm khác nhau trong năm. [21] Bằng cách tạo ra các đầm lầy mới hoặc tăng cường các đầm lầy hiện có, lượng carbon được cô lập bởi các đầm lầy sẽ tăng lên. [22] Lâm nghiệp[sửa]Trồng rừng là việc tạo lập rừng ở khu vực trước đây không có cây che phủ. Trồng rừng là thực hành phát triển một khu rừng hiện có nguyên vẹn theo tiềm năng sinh thái đầy đủ của nó. [23] Tái trồng rừng là trồng lại cây trên các vùng đất trồng trọt và đồng cỏ cận biên để kết hợp carbon từ CO Trong khoảng thời gian 30 năm đến năm 2050, nếu tất cả các công trình xây dựng mới trên toàn cầu sử dụng 90% sản phẩm gỗ, chủ yếu thông qua việc sử dụng gỗ khối trong xây dựng thấp tầng, thì điều này có thể cô lập 700 triệu tấn carbon ròng mỗi năm,[32][33] do đó giảm thiểu . [34] Điều này ngoài việc loại bỏ lượng khí thải carbon từ vật liệu xây dựng bị thay thế như thép hoặc bê tông, những vật liệu tạo ra nhiều carbon Lâm nghiệp đô thị[sửa | sửa mã nguồn]Lâm nghiệp đô thị làm tăng lượng carbon hấp thụ trong các thành phố bằng cách thêm các địa điểm trồng cây mới và quá trình cô lập carbon diễn ra trong suốt vòng đời của cây. [35] Nó thường được thực hiện và duy trì ở quy mô nhỏ hơn, như ở các thành phố. Kết quả của lâm nghiệp đô thị có thể có các kết quả khác nhau tùy thuộc vào loại thảm thực vật đang được sử dụng, vì vậy nó có thể hoạt động như một bồn rửa nhưng cũng có thể hoạt động như một nguồn phát thải. [36] Cùng với sự cô lập của thực vật khó đo lường nhưng dường như ít ảnh hưởng đến tổng lượng carbon dioxide được hấp thụ, thảm thực vật có thể có tác động gián tiếp đến carbon bằng cách giảm nhu cầu tiêu thụ năng lượng. [36] Đất ngập nước[sửa]Phục hồi đất ngập nước liên quan đến việc khôi phục các chức năng sinh học, địa chất và hóa học tự nhiên của đất ngập nước thông qua tái thiết lập hoặc phục hồi. [37] Nó cũng đã được đề xuất như một chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu tiềm năng, với carbon được cô lập theo cách này được gọi là carbon xanh. [38] Đất ngập nước, đặc biệt là ở các vùng đất ngập nước ven biển như rừng ngập mặn, cỏ biển và đầm lầy muối,[38] là một bể chứa carbon quan trọng; . [39] Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các vùng đất ngập nước được phục hồi có thể trở thành bể hấp thụ CO2 hiệu quả[40][41][42] và nhiều dự án phục hồi đã được thực hiện ở Hoa Kỳ và trên thế giới. [43][44][45] Bên cạnh các lợi ích về khí hậu, phục hồi và bảo tồn vùng đất ngập nước có thể giúp bảo tồn đa dạng sinh học, cải thiện chất lượng nước và hỗ trợ kiểm soát lũ lụt. [46] Đối với rừng, để quá trình cô lập thành công, vùng đất ngập nước phải không bị xáo trộn. Nếu nó bị xáo trộn bằng cách nào đó, carbon được lưu trữ trong thực vật và trầm tích sẽ được giải phóng trở lại khí quyển và hệ sinh thái sẽ không còn hoạt động như một bể chứa carbon. [47] Ngoài ra, một số vùng đất ngập nước có thể giải phóng khí nhà kính không phải CO2, chẳng hạn như khí mê-tan[48] và nitơ oxit[49], có thể bù đắp lợi ích khí hậu tiềm năng. Lượng CO2 được cô lập bởi vùng đất ngập nước cũng có thể khó đo lường. [46] Nông nghiệp[sửa]So với thảm thực vật tự nhiên, đất trồng trọt bị cạn kiệt carbon hữu cơ trong đất (SOC). Khi đất được chuyển đổi từ đất tự nhiên hoặc đất bán tự nhiên, chẳng hạn như rừng, rừng cây, đồng cỏ, thảo nguyên và thảo nguyên, hàm lượng SOC trong đất giảm khoảng 30–40%. [50] Sự mất mát này là do việc loại bỏ nguyên liệu thực vật có chứa carbon, xét về sản lượng thu hoạch. Khi thay đổi mục đích sử dụng đất thì cacbon trong đất sẽ tăng hoặc giảm, sự thay đổi này sẽ tiếp tục cho đến khi đất đạt trạng thái cân bằng mới. Độ lệch khỏi trạng thái cân bằng này cũng có thể bị ảnh hưởng bởi khí hậu thay đổi. [51] Việc giảm hàm lượng SOC có thể được khắc phục bằng cách tăng lượng carbon đầu vào, điều này có thể được thực hiện bằng một số chiến lược, chẳng hạn như. g. để lại tàn dư thu hoạch trên đồng ruộng, sử dụng phân chuồng làm phân bón hoặc luân canh cây lâu năm. Cây lâu năm có phần sinh khối dưới mặt đất lớn hơn, làm tăng hàm lượng SOC. [50] Cây lâu năm làm giảm nhu cầu làm đất và do đó giúp giảm xói mòn đất, và có thể giúp tăng chất hữu cơ cho đất. Trên toàn cầu, ước tính đất chứa >8.580 gigaton carbon hữu cơ, gấp khoảng mười lần lượng trong khí quyển và nhiều hơn nhiều so với trong thảm thực vật. [52] Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nhiệt độ tăng cao có thể dẫn đến sự bùng nổ dân số ở vi khuẩn đất, chuyển đổi carbon dự trữ thành carbon dioxide. Trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, đất giàu nấm giải phóng ít carbon dioxide khi đun nóng hơn các loại đất khác. [53] Sửa đổi các biện pháp canh tác nông nghiệp là một phương pháp cô lập carbon được công nhận vì đất có thể hoạt động như một bể chứa carbon hiệu quả bù đắp tới 20% lượng khí thải carbon dioxide năm 2010 hàng năm. [54] (Xem Không làm đất). Khôi phục canh tác hữu cơ và giun đất có thể bù đắp hoàn toàn lượng CO2 dư thừa carbon hàng năm là 4 Gt mỗi năm và giảm lượng dư thừa còn lại trong khí quyển. [55] (Xem Phân hữu cơ) Các phương pháp giảm phát thải carbon trong nông nghiệp có thể được nhóm thành hai loại. giảm và/hoặc thay thế khí thải và tăng cường loại bỏ carbon. Một số cắt giảm này liên quan đến việc tăng hiệu quả của các hoạt động trang trại (e. g. thiết bị tiết kiệm nhiên liệu hơn) trong khi một số liên quan đến sự gián đoạn trong chu trình carbon tự nhiên. Ngoài ra, một số kỹ thuật hiệu quả (chẳng hạn như loại bỏ việc đốt gốc rạ) có thể tác động tiêu cực đến các vấn đề môi trường khác (tăng cường sử dụng thuốc diệt cỏ để kiểm soát cỏ dại không bị tiêu diệt bằng cách đốt) Vì việc thực thi bảo vệ rừng có thể không giải quyết đầy đủ các nguyên nhân đằng sau nạn phá rừng – trong đó lớn nhất là sản xuất thịt bò trong trường hợp rừng nhiệt đới Amazon – nên cũng có thể cần các chính sách. Những điều này có thể cấm và/hoặc dần dần ngăn chặn hoạt động buôn bán liên quan đến phá rừng thông qua điện tử. g. yêu cầu thông tin sản phẩm, giám sát vệ tinh như Global Forest Watch, biểu thuế sinh thái liên quan và chứng nhận sản phẩm. [56][57][58] Canh tác carbon[sửa]Canh tác carbon là tên gọi của nhiều phương pháp nông nghiệp nhằm cô lập carbon trong khí quyển vào đất và trong rễ, gỗ và lá cây trồng. Mục đích của canh tác carbon là tăng tốc độ carbon được cô lập vào đất và nguyên liệu thực vật với mục tiêu tạo ra sự thất thoát carbon ròng từ khí quyển. [59] Tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất có thể hỗ trợ cây trồng phát triển, tăng tổng hàm lượng carbon, cải thiện khả năng giữ nước của đất[60] và giảm sử dụng phân bón. [61][62] Tính đến năm 2016, các biến thể của canh tác carbon đã đạt hàng trăm triệu ha trên toàn cầu, trong tổng số gần 5 tỷ ha (1. 2×1010 mẫu Anh) đất nông nghiệp thế giới. [63][64] Ngoài các hoạt động nông nghiệp, quản lý rừng cũng là một công cụ được sử dụng trong canh tác carbon. [65] Việc thực hành canh tác carbon thường được thực hiện bởi các chủ sở hữu đất riêng lẻ, những người được khuyến khích sử dụng và tích hợp các phương pháp sẽ cô lập carbon thông qua các chính sách do chính phủ tạo ra. [66] Các phương pháp canh tác carbon thường sẽ có chi phí, nghĩa là nông dân và chủ sở hữu đất cần một cách để thu lợi từ việc sử dụng canh tác carbon và các chính phủ khác nhau sẽ có các chương trình khác nhau. [66] Các kỹ thuật quản lý đất đai có thể kết hợp với canh tác bao gồm trồng/khôi phục rừng, chôn lấp than sinh học được tạo ra từ sinh khối chuyển đổi kỵ khí và khôi phục vùng đất ngập nước (chẳng hạn như đầm lầy và đất than bùn). [67]Trồng tre[sửa]Mặc dù rừng tre lưu trữ tổng lượng carbon ít hơn so với rừng cây trưởng thành, nhưng rừng tre cô lập carbon với tốc độ nhanh hơn nhiều so với rừng trưởng thành hoặc rừng trồng cây. Do đó, việc trồng tre lấy gỗ có thể có tiềm năng cô lập carbon đáng kể. [68] Đất sâu[sửa]Đất giữ gấp bốn lần lượng carbon được lưu trữ trong khí quyển. [69] Khoảng một nửa trong số này được tìm thấy sâu trong đất. [70] Khoảng 90% lượng C trong đất sâu này được ổn định bởi các liên kết khoáng-hữu cơ. [71] Giảm khí thải[sửa]Tăng năng suất và hiệu quả nói chung cũng làm giảm lượng khí thải, vì nhiều lương thực hơn là kết quả của cùng một nỗ lực hoặc ít nỗ lực hơn. Các kỹ thuật bao gồm sử dụng phân bón chính xác hơn, ít xáo trộn đất hơn, tưới tiêu tốt hơn và các giống cây trồng được nhân giống để mang lại những đặc điểm có lợi tại địa phương và tăng năng suất Việc thay thế các hoạt động canh tác sử dụng nhiều năng lượng hơn cũng có thể làm giảm lượng khí thải. Việc canh tác giảm hoặc không làm đất đòi hỏi sử dụng ít máy móc hơn và đốt cháy ít nhiên liệu hơn tương ứng trên mỗi mẫu Anh. Tuy nhiên, việc không cày xới thường làm tăng việc sử dụng hóa chất kiểm soát cỏ dại và phần còn lại trên bề mặt đất có nhiều khả năng giải phóng CO Trên thực tế, hầu hết các hoạt động canh tác kết hợp phụ phẩm, chất thải và sản phẩm phụ của cây trồng sau thu hoạch trở lại đất mang lại lợi ích lưu trữ carbon. [cần dẫn nguồn] Đây là trường hợp đặc biệt đối với các hoạt động như đốt rơm rạ trên đồng ruộng – thay vì giải phóng gần như toàn bộ lượng CO Tăng cường loại bỏ carbon[sửa]Tất cả các loại cây trồng đều hấp thụ CO
Các biện pháp cô lập nông nghiệp có thể có tác động tích cực đến chất lượng đất, không khí và nước, có lợi cho động vật hoang dã và mở rộng sản xuất lương thực. Trên những vùng đất trồng trọt bị suy thoái, việc tăng thêm 1 tấn lượng carbon trong đất có thể làm tăng năng suất cây trồng từ 20 đến 40 kg/ha đối với lúa mì, 10 đến 20 kg/ha đối với ngô và 0. 5 đến 1 kg/ha đối với đậu đũa. [cần dẫn nguồn] Tác động của sự cô lập đất có thể được đảo ngược. Nếu đất bị xáo trộn hoặc sử dụng các biện pháp làm đất thâm canh, thì đất sẽ trở thành một nguồn khí nhà kính ròng. Thông thường sau vài thập kỷ cô lập, đất trở nên bão hòa và ngừng hấp thụ carbon. Điều này ngụ ý rằng có một giới hạn toàn cầu đối với lượng carbon mà đất có thể chứa. [76] Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chi phí cô lập carbon bao gồm chất lượng đất, chi phí giao dịch và các tác động ngoại cảnh khác nhau như rò rỉ và thiệt hại môi trường không lường trước được. Do việc giảm CO2 trong khí quyển Các quá trình vật lý[sửa]Năng lượng sinh học với việc thu hồi và lưu trữ carbon[sửa | sửa mã nguồn]Năng lượng sinh học với thu hồi và lưu trữ carbon (BECCS) đề cập đến sinh khối trong các nhà máy điện và nồi hơi sử dụng thu hồi và lưu trữ carbon. [82][83] Carbon được cô lập bởi sinh khối sẽ được thu giữ và lưu trữ, do đó loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển. [84] Chôn cất[sửa]Chôn sinh khối (chẳng hạn như cây cối)[85] trực tiếp, mô phỏng các quá trình tự nhiên tạo ra nhiên liệu hóa thạch. [86] Chôn cất bằng than sinh học[sửa]Than sinh học là than được tạo ra bằng cách nhiệt phân chất thải sinh khối. Vật liệu thu được được thêm vào bãi chôn lấp hoặc được sử dụng làm chất cải tạo đất để tạo ra terra preta. [87][88] Bổ sung carbon hữu cơ gây sốt (than sinh học) là một chiến lược mới để tăng trữ lượng C trong đất về lâu dài và giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu bằng cách bù đắp lượng C trong khí quyển (lên đến 9. 5 Gigatons C hàng năm). [89] Trong đất, carbon không có sẵn để oxy hóa thành CO Các cơ chế liên quan đến than sinh học được gọi là năng lượng sinh học với lưu trữ carbon, BECS Cô lập địa chất [ chỉnh sửa ]Cô lập địa chất đề cập đến việc lưu trữ CO2 dưới lòng đất trong các hồ chứa dầu khí đã cạn kiệt, các thành tạo muối hoặc các vỉa than sâu, không thể khai thác được Sau khi CO2 được thu giữ từ một nguồn điểm, chẳng hạn như nhà máy xi măng,[93] nó sẽ được nén tới ≈100 bar để trở thành chất lỏng siêu tới hạn. Ở dạng này, CO2 sẽ dễ dàng vận chuyển bằng đường ống đến nơi lưu trữ. Sau đó, CO2 sẽ được đưa vào sâu dưới lòng đất, thường là khoảng 1 km, ở đó nó sẽ ổn định trong hàng trăm đến hàng triệu năm. [94] Ở những điều kiện bảo quản này, mật độ CO2 siêu tới hạn là 600 đến 800 kg/m3. [95] Các thông số quan trọng trong việc xác định một vị trí tốt để lưu trữ carbon là. độ rỗng của đá, độ thấm của đá, không có đứt gãy và hình học của các lớp đá. Môi trường lý tưởng để lưu trữ CO2 có độ xốp và độ thấm cao, chẳng hạn như đá sa thạch hoặc đá vôi. Đá sa thạch có thể có độ thấm từ 1 đến 10−5 Darcy và có thể có độ xốp cao tới ≈30%. Đá xốp phải được bao phủ bởi một lớp có độ thẩm thấu thấp hoạt động như một chất bịt kín, hoặc lớp đá phủ, đối với CO2. Đá phiến sét là một ví dụ về caprock rất tốt, với độ thấm từ 10−5 đến 10−9 Darcy. Sau khi được bơm vào, luồng khí CO2 sẽ bay lên nhờ lực nổi, vì nó ít đậm đặc hơn so với môi trường xung quanh. Một khi nó gặp phải một caprock, nó sẽ lan rộng sang hai bên cho đến khi gặp một khoảng trống. Nếu có các mặt phẳng đứt gãy gần vùng phun, có khả năng CO2 có thể di chuyển dọc theo đứt gãy lên bề mặt, rò rỉ vào khí quyển, điều này có thể gây nguy hiểm đến tính mạng ở khu vực xung quanh. Một mối nguy hiểm khác liên quan đến quá trình cô lập carbon là gây ra địa chấn. Nếu việc bơm CO2 tạo ra áp suất quá cao dưới lòng đất, sự hình thành sẽ bị đứt gãy, có khả năng gây ra động đất. [96] Khi bị mắc kẹt trong một khối đá, CO2 có thể ở pha lỏng siêu tới hạn hoặc hòa tan trong nước ngầm/nước muối. Nó cũng có thể phản ứng với các khoáng chất trong sự hình thành địa chất để kết tủa cacbonat. Xem CarbFix Dung lượng lưu trữ trên toàn thế giới trong các hồ chứa dầu khí được ước tính là 675–900 Gt CO2 và trong các vỉa than không thể khai thác được ước tính là 15–200 Gt CO2. Các thành tạo muối sâu có sức chứa lớn nhất, ước tính khoảng 1.000–10.000 Gt CO2. [95] Tại Hoa Kỳ, ước tính có ít nhất 2.600 Gt và nhiều nhất là 22.000 Gt tổng dung lượng lưu trữ CO2. [97] Có một số dự án thu hồi và cô lập carbon quy mô lớn đã chứng minh tính khả thi và an toàn của phương pháp lưu trữ carbon này, được tóm tắt ở đây [98] bởi Viện CCS Toàn cầu. Kỹ thuật giám sát chiếm ưu thế là chụp ảnh địa chấn, trong đó các rung động được tạo ra lan truyền qua lớp dưới bề mặt. Cấu trúc địa chất có thể được tạo ảnh từ sóng khúc xạ/phản xạ. [96] Dự án cô lập CO CO Các quá trình hóa học[sửa]Được phát triển ở Hà Lan, một quá trình xúc tác điện bởi một phức hợp đồng giúp khử carbon dioxide thành axit oxalic;[103] Quá trình chuyển đổi này sử dụng carbon dioxide làm nguyên liệu để tạo ra axit oxalic Cacbonat khoáng[sửa]Cacbon, ở dạng CO 2 → CaCO 3MgO + CO 2 → MgCO 3 Canxi và magie thường được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng canxi và magie silicat (chẳng hạn như forsterit và serpentinite) chứ không phải ở dạng oxit nhị phân. Đối với forsterite và serpentine, các phản ứng là Mg2SiO 4 + 2 CO 2 → 2 MgCO 3 + SiO 2Mg 3Si 2O 5(OH) 4+ 3 CO 2 → 3 MgCO 3 + 2 SiO 2 + 2 H 2O Bảng sau liệt kê các oxit kim loại chính của vỏ Trái Đất. Về mặt lý thuyết có tới 22% khối lượng khoáng chất này có thể tạo thành cacbonat Những phản ứng này hơi thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp. [104] Quá trình này diễn ra tự nhiên trong các khung thời gian địa chất và là nguyên nhân tạo nên phần lớn đá vôi trên bề mặt Trái đất. Tuy nhiên, tốc độ phản ứng có thể được thực hiện nhanh hơn bằng cách phản ứng ở nhiệt độ và/hoặc áp suất cao hơn, mặc dù phương pháp này cần thêm một số năng lượng. Ngoài ra, khoáng chất có thể được nghiền để tăng diện tích bề mặt của nó, và tiếp xúc với nước và mài mòn liên tục để loại bỏ Silica trơ như có thể đạt được một cách tự nhiên bằng cách đổ Olivine vào sóng năng lượng cao của các bãi biển. [106] Các thí nghiệm cho thấy quá trình phong hóa khá nhanh (một năm) với đá bazan xốp. [107][108] CO Khi CO Các nhà nghiên cứu từ British Columbia, đã phát triển một quy trình chi phí thấp để sản xuất magnesit, còn được gọi là magie cacbonat, có thể cô lập CO2 từ không khí hoặc tại điểm ô nhiễm không khí. g. tại một nhà máy điện. Các tinh thể xuất hiện tự nhiên, nhưng sự tích tụ thường rất chậm. [113] Bê tông là một điểm đến đầy hứa hẹn của carbon dioxide bị bắt giữ. Một số lợi thế mà cung cấp cụ thể bao gồm, nhưng không giới hạn ở. một nguồn cung cấp nhiều canxi do được sản xuất đáng kể trên toàn thế giới; . [114][115] Bê tông phế thải hoặc bê tông tái chế cũng có thể được sử dụng ngoài bê tông mới sản xuất. [116] Các nghiên cứu tại HeidelbergCement cho thấy quá trình cô lập carbon có thể biến bê tông bị phá hủy và tái chế thành vật liệu xi măng bổ sung, hoạt động như một chất kết dính thứ cấp song song với xi măng Portland, để sản xuất bê tông mới. [117][118] Điện hóa[sửa]Một phương pháp khác sử dụng chất xúc tác kim loại lỏng và chất lỏng điện phân để hòa tan CO2. CO2 sau đó chuyển đổi thành các mảnh carbon rắn. Phương pháp này được thực hiện ở nhiệt độ phòng. [119][120][121] Vào năm 2022, nhóm đã cập nhật công việc của mình để hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, đồng thời hoạt động nhanh hơn và ít bước hơn. [122] Sử dụng công nghiệp[sửa]Sản xuất xi măng truyền thống giải phóng một lượng lớn carbon dioxide, nhưng các loại xi măng mới được phát triển từ Novacem[123] có thể hấp thụ CO Ở Estonia, tro đá phiến dầu do các nhà máy điện tạo ra có thể được sử dụng làm chất hấp thụ CO Máy lọc hóa chất[sửa | sửa mã nguồn]Nhiều quy trình lọc carbon dioxide khác nhau đã được đề xuất để loại bỏ CO Kỹ thuật cô lập trong đại dương[sửa | sửa mã nguồn]Trồng rong biển[sửa]Rong biển phát triển ở các vùng nông và ven biển, đồng thời thu giữ một lượng carbon đáng kể có thể được vận chuyển xuống đại dương sâu bằng các cơ chế đại dương; . [134] Trồng rong biển ngoài khơi với mục đích nhấn chìm rong biển ở độ sâu của biển để cô lập carbon đang được nghiên cứu. [135] Ngoài ra, rong biển phát triển rất nhanh và về mặt lý thuyết có thể được thu hoạch và xử lý để tạo ra khí mê-tan sinh học, thông qua quá trình phân hủy kỵ khí để tạo ra điện, thông qua đồng phát/CHP hoặc thay thế cho khí đốt tự nhiên. Một nghiên cứu gợi ý rằng nếu các trang trại rong biển bao phủ 9% diện tích đại dương thì chúng có thể sản xuất đủ khí mê-tan sinh học để cung cấp cho nhu cầu năng lượng nhiên liệu hóa thạch tương đương của Trái đất, loại bỏ 53 tỷ tấn CO2 mỗi năm khỏi khí quyển và sản xuất bền vững 200 kg cá mỗi năm cho mỗi người . [136] Các loài lý tưởng cho việc canh tác và chuyển đổi như vậy bao gồm Laminaria digitata, Fucus serratus và Saccharina latissima. [137] Sự thụ tinh của đại dương[sửa | sửa mã nguồn]Thụ tinh đại dương hoặc nuôi dưỡng đại dương là một loại công nghệ loại bỏ carbon dioxide khỏi đại dương dựa trên việc đưa các chất dinh dưỡng thực vật có mục đích vào thượng nguồn đại dương để tăng sản lượng thực phẩm biển và loại bỏ carbon dioxide khỏi khí quyển. [138][139] Phân bón dinh dưỡng đại dương, ví dụ như phân bón sắt, của đại dương có thể kích thích quá trình quang hợp ở thực vật phù du. Thực vật phù du sẽ chuyển đổi carbon dioxide hòa tan của đại dương thành khí carbohydrate và oxy, một số trong đó sẽ chìm xuống đại dương sâu hơn trước khi bị oxy hóa. Hơn chục thí nghiệm ngoài biển đã xác nhận rằng việc bổ sung sắt vào đại dương làm tăng quá trình quang hợp ở thực vật phù du lên tới 30 lần. [140] Đây là một trong những phương pháp loại bỏ carbon dioxide (CDR) đã được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn, tuy nhiên phương pháp này sẽ chỉ cô lập carbon trong khoảng thời gian 10-100 năm tùy thuộc vào thời gian hòa trộn của đại dương. Mặc dù độ axit trên bề mặt đại dương có thể giảm do quá trình bón phân dinh dưỡng, nhưng khi các chất hữu cơ chìm xuống được tái khoáng hóa, độ axit của đại dương sâu sẽ tăng lên. Một báo cáo năm 2021 về CDR chỉ ra rằng có độ tin cậy trung bình đến cao rằng kỹ thuật này có thể hiệu quả và có thể mở rộng với chi phí thấp, với rủi ro môi trường trung bình. [141] Một trong những rủi ro chính của việc bón phân dinh dưỡng là cướp chất dinh dưỡng, một quá trình mà các chất dinh dưỡng dư thừa được sử dụng ở một vị trí để nâng cao năng suất sơ cấp, như trong bối cảnh bón phân, sau đó không có sẵn cho năng suất bình thường ở hạ lưu. Điều này có thể dẫn đến các tác động đến hệ sinh thái bên ngoài địa điểm thụ tinh ban đầu. [141] Một số kỹ thuật, bao gồm bón phân bằng sắt vi lượng (được gọi là bón sắt) hoặc bằng nitơ và phốt pho (cả hai đều là chất dinh dưỡng đa lượng), đã được đề xuất. Nhưng nghiên cứu vào đầu những năm 2020 cho thấy rằng nó chỉ có thể cô lập vĩnh viễn một lượng nhỏ carbon. [142] Do đó, không có tương lai lớn nào trong vai trò cô lập carbonNước trồi nhân tạo[sửa]Nâng hoặc hạ giếng nhân tạo là một cách tiếp cận có thể thay đổi các lớp trộn của đại dương. Việc khuyến khích các lớp đại dương khác nhau trộn lẫn có thể di chuyển các chất dinh dưỡng và khí hòa tan xung quanh, mang đến những con đường cho địa kỹ thuật. [143] Việc trộn có thể đạt được bằng cách đặt các ống thẳng đứng lớn trong đại dương để bơm nước giàu chất dinh dưỡng lên bề mặt, kích hoạt sự nở hoa của tảo, chúng tích trữ carbon khi chúng phát triển và thải carbon khi chúng chết. [143][144][145] Điều này tạo ra kết quả hơi giống với bón phân sắt. Một tác dụng phụ là sự gia tăng CO Các lớp trộn liên quan đến việc vận chuyển nước biển sâu đặc hơn và lạnh hơn đến lớp hỗn hợp trên bề mặt. Khi nhiệt độ đại dương giảm theo độ sâu, nhiều carbon dioxide và các hợp chất khác có thể hòa tan ở các lớp sâu hơn. [147] Điều này có thể được tạo ra bằng cách đảo ngược chu trình carbon trong đại dương thông qua việc sử dụng các đường ống thẳng đứng lớn đóng vai trò là máy bơm đại dương,[148] hoặc một dãy máy trộn. [149] Khi nước biển sâu giàu chất dinh dưỡng được di chuyển lên bề mặt, tảo nở hoa, dẫn đến giảm lượng khí carbon dioxide do lượng carbon hấp thụ từ thực vật phù du và các sinh vật nhân chuẩn quang hợp khác. Sự truyền nhiệt giữa các lớp cũng sẽ khiến nước biển từ lớp hỗn hợp chìm xuống và hấp thụ nhiều carbon dioxide hơn. Phương pháp này đã không thu được nhiều lực kéo vì tảo nở hoa gây hại cho hệ sinh thái biển bằng cách ngăn chặn ánh sáng mặt trời và giải phóng các chất độc có hại vào đại dương. [150] Sự gia tăng đột ngột lượng khí carbon dioxide trên bề mặt cũng sẽ tạm thời làm giảm độ pH của nước biển, làm suy yếu sự phát triển của các rạn san hô. Việc sản xuất axit carbonic thông qua sự hòa tan carbon dioxide trong nước biển cản trở quá trình vôi hóa sinh vật biển và gây ra sự gián đoạn lớn đối với chuỗi thức ăn đại dương. [151] Lưu trữ bazan [ chỉnh sửa ]Quá trình cô lập carbon dioxide trong bazan liên quan đến việc bơm CO Bazan dưới nước là một giải pháp thay thế tốt cho các hình thức lưu trữ carbon trong đại dương khác vì nó có một số biện pháp bẫy để đảm bảo thêm khả năng chống rò rỉ. Các biện pháp này bao gồm "địa hóa, trầm tích, lực hấp dẫn và sự hình thành hydrat. " Vì CO Một vị trí tiêm có thể là tấm Juan de Fuca. Các nhà nghiên cứu tại Đài quan sát Trái đất Lamont–Doherty đã phát hiện ra rằng mảng này ở bờ biển phía tây Hoa Kỳ có khả năng lưu trữ 208 gigaton. Điều này có thể bao gồm toàn bộ U hiện tại. S. lượng khí thải carbon trong hơn 100 năm. [153] Quá trình này đang được thử nghiệm trong khuôn khổ dự án CarbFix, kết quả là 95% trong số 250 tấn CO2 được bơm vào sẽ hóa rắn thành canxit trong hai năm, sử dụng 25 tấn nước trên mỗi tấn CO2. [108][154] Khoáng hóa và trầm tích biển sâu[sửa | sửa mã nguồn]Tương tự như quá trình khoáng hóa diễn ra trong đá, quá trình khoáng hóa cũng có thể xảy ra dưới biển. Tốc độ hòa tan carbon dioxide từ khí quyển đến các vùng đại dương phụ thuộc vào chu kỳ tuần hoàn của đại dương và khả năng đệm của việc hút chìm nước bề mặt. [155] Các nghiên cứu đã chứng minh rằng kho chứa carbon dioxide trong biển ở độ sâu vài km có thể tồn tại tới 500 năm, nhưng phụ thuộc vào vị trí và điều kiện tiêm. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mặc dù nó có thể khắc phục hiệu ứng carbon dioxide, nhưng carbon dioxide có thể được giải phóng trở lại khí quyển theo thời gian. Tuy nhiên, điều này khó xảy ra trong ít nhất vài thế kỷ nữa. Quá trình trung hòa CaCO3, hoặc cân bằng nồng độ CaCO3 dưới đáy biển, trên đất liền và trong đại dương, có thể được đo lường trong khoảng thời gian hàng nghìn năm. Cụ thể hơn, thời gian dự đoán là 1700 năm đối với đại dương và khoảng 5000 đến 6000 năm đối với đất liền. [156][157] Hơn nữa, thời gian hòa tan của CaCO3 có thể được cải thiện bằng cách bơm gần hoặc xuôi dòng nơi lưu trữ. [158] Ngoài khoáng hóa carbon, một đề xuất khác là bơm trầm tích biển sâu. Hệ thống này bơm carbon lỏng ở độ sâu ít nhất 3000 m dưới bề mặt trực tiếp vào trầm tích đại dương để tạo ra carbon dioxide hydrat. Hai khu vực được xác định để thăm dò. vùng nổi âm (NBZ), là vùng giữa carbon dioxide lỏng đậm đặc hơn nước xung quanh và nơi carbon dioxide lỏng có sức nổi trung tính và vùng hình thành hydrat (HFZ), thường có nhiệt độ thấp và áp suất cao. Một số mô hình nghiên cứu đã chỉ ra rằng độ sâu tiêm tối ưu cần xem xét tính thấm nội tại và bất kỳ thay đổi nào về tính thấm carbon dioxide lỏng để bảo quản tối ưu. Sự hình thành hydrat làm giảm tính thấm carbon dioxide lỏng và việc bơm bên dưới HFZ được ưu tiên hơn về mặt năng lượng so với bên trong HFZ. Nếu NBZ là một cột nước lớn hơn HFZ, quá trình bơm sẽ xảy ra bên dưới HFZ và trực tiếp đến NBZ. Trong trường hợp này, carbon dioxide lỏng sẽ chìm xuống NBZ và được lưu trữ bên dưới nắp nổi và nắp hydrat. Rò rỉ carbon dioxide có thể xảy ra nếu có sự hòa tan vào chất lỏng lỗ rỗng hoặc thông qua khuếch tán phân tử. Tuy nhiên, điều này xảy ra trong hàng ngàn năm. [158][159][160] Thêm bazơ để trung hòa axit[sửa]Khí cacbonic tạo thành axit cacbonic khi hòa tan trong nước, vì vậy quá trình axit hóa đại dương là hậu quả nghiêm trọng của việc tăng nồng độ cacbon điôxít và hạn chế tốc độ hấp thụ khí này vào đại dương (bơm hòa tan). Nhiều loại bazơ khác nhau đã được đề xuất có thể trung hòa axit và do đó làm tăng khả năng hấp thụ CO Cô lập và lưu trữ carbon một bước[sửa | sửa mã nguồn]Cô lập và lưu trữ carbon một bước là công nghệ khoáng hóa dựa trên nước mặn chiết xuất carbon dioxide từ nước biển và lưu trữ nó ở dạng khoáng chất rắn. [170] Những ý tưởng bị bỏ rơi[sửa | sửa mã nguồn]Phun carbon dioxide trực tiếp dưới biển sâu[sửa | sửa mã nguồn]Người ta từng cho rằng CO2 có thể được lưu trữ trong đại dương bằng cách bơm trực tiếp vào đại dương sâu và lưu trữ nó ở đó trong vài thế kỷ. Vào thời điểm đó, đề xuất này được gọi là "lưu trữ đại dương" nhưng chính xác hơn nó được gọi là "bơm carbon dioxide trực tiếp từ biển sâu". Tuy nhiên, sự quan tâm đến con đường lưu trữ carbon này đã giảm đi nhiều kể từ khoảng năm 2001 do lo ngại về những tác động chưa biết đối với sinh vật biển[171]. 279 , chi phí cao và lo ngại về tính ổn định hoặc lâu dài của nó. [94] "Báo cáo đặc biệt của IPCC về Thu giữ và Lưu trữ Carbon Dioxide" năm 2005 đã bao gồm công nghệ này như một tùy chọn. [171]. 279 Tuy nhiên, Báo cáo đánh giá lần thứ năm của IPCC năm 2014 không còn đề cập đến thuật ngữ "kho chứa đại dương" trong báo cáo về các biện pháp giảm thiểu biến đổi khí hậu. [172] Báo cáo đánh giá lần thứ sáu gần đây nhất của IPCC vào năm 2022 cũng không còn đề cập đến "kho chứa đại dương" trong "Phân loại loại bỏ carbon dioxide". [173]. 12–37 Chi phí cô lập (không bao gồm thu giữ và vận chuyển) khác nhau nhưng dưới 10 đô la Mỹ/tấn trong một số trường hợp có sẵn kho chứa trên bờ. [174] Ví dụ, chi phí Carbfix là khoảng 25 USD/tấn CO2. [175] Một báo cáo năm 2020 ước tính mức cô lập trong rừng (bao gồm cả việc khai thác) ở mức 35 đô la Mỹ cho số lượng nhỏ đến 280 đô la Mỹ mỗi tấn cho 10% tổng lượng cần thiết để giữ ở mức 1. nóng lên 5 độ C. [176] Nhưng có nguy cơ cháy rừng giải phóng carbon. [177] Các nhà nghiên cứu đã nêu lên mối lo ngại rằng việc sử dụng bù đắp carbon - chẳng hạn như bằng cách duy trì rừng, tái trồng rừng hoặc thu hồi carbon - cũng như chứng chỉ năng lượng tái tạo[178] cho phép các công ty gây ô nhiễm tiếp tục giải phóng khí nhà kính theo cách tiếp cận thông thường trong kinh doanh[179] . [181] Điều này cũng bao gồm báo cáo năm 2022 của IPCC về biến đổi khí hậu bị chỉ trích vì chứa đựng "rất nhiều giấc mơ viển vông", dựa vào các công nghệ phát thải âm lớn. [182] Một đánh giá về các nghiên cứu của Dự án Giải pháp Stanford đã kết luận rằng việc dựa vào việc thu hồi và lưu trữ/sử dụng Carbon (CCS/U) là một sự phân tâm nguy hiểm, với nó (trong hầu hết các trường hợp quy mô lớn) là tốn kém, làm gia tăng ô nhiễm không khí và . [183] Chuyển quyền sử dụng đất cho cư dân bản địa được lập luận để bảo tồn rừng hiệu quả Hoa Kỳ[sửa]Bắt đầu từ giữa cuối những năm 2010, nhiều chính sách về khí hậu và môi trường của Hoa Kỳ đã tìm cách tận dụng tiềm năng giảm thiểu biến đổi khí hậu của quá trình cô lập carbon. Nhiều chính sách trong số này liên quan đến việc bảo tồn các hệ sinh thái hấp thụ carbon, chẳng hạn như rừng và vùng đất ngập nước, hoặc khuyến khích các hoạt động sử dụng đất và nông nghiệp được thiết kế để tăng khả năng hấp thụ carbon như canh tác carbon hoặc nông lâm kết hợp, thường thông qua khuyến khích tài chính cho nông dân và chủ đất Sắc lệnh hành pháp về giải quyết khủng hoảng khí hậu ở trong nước và ở nước ngoài, do tổng thống Joe Biden ký vào ngày 27 tháng 1 năm 2021, bao gồm một số đề cập đến việc cô lập carbon thông qua bảo tồn và phục hồi các hệ sinh thái bể chứa carbon, chẳng hạn như vùng đất ngập nước và rừng. Chúng bao gồm nhấn mạnh tầm quan trọng của nông dân, chủ đất và cộng đồng ven biển trong việc cô lập carbon, chỉ đạo Bộ Tài chính thúc đẩy việc bảo tồn các bể chứa carbon thông qua các cơ chế dựa trên thị trường và chỉ đạo Bộ Nội vụ cộng tác với các cơ quan khác để thành lập Quân đoàn Khí hậu Dân sự . [184] Một số điều luật được đưa ra trong các kỳ Đại hội lần thứ 116 và 117, bao gồm Đạo luật quản lý khí hậu năm 2019,[185] Đạo luật giải pháp khí hậu dựa trên đại dương năm 2020,[186] Đạo luật đất lành mạnh, nông dân kiên cường năm 2020,[187] và Một số chính quyền tiểu bang, bao gồm California, Hawaii, Maryland và New York, đã thông qua các phiên bản tín dụng thuế canh tác carbon nhằm cải thiện sức khỏe của đất và tăng khả năng hấp thụ carbon bằng cách cung cấp hỗ trợ tài chính và khuyến khích nông dân thực hành nông nghiệp tái tạo, canh tác carbon . [189][190][191][192][193] Chương trình Đất Lành của California ước tính đã giúp cô lập trung bình 109.809 tấn CO2 hàng năm. [192] Nhà Trắng và USDA được cho là đang phát triển kế hoạch sử dụng 30 tỷ đô la tiền từ Công ty tín dụng hàng hóa (CCC) để tạo ra một chương trình ngân hàng carbon, liên quan đến việc cung cấp tín dụng carbon cho nông dân và chủ đất để đổi lấy việc áp dụng các biện pháp cô lập carbon, . [194][195] Một số nhà hoạt động môi trường và chính trị gia đã chỉ trích việc thu hồi và lưu trữ hoặc cô lập carbon (CCS) là một giải pháp sai lầm cho cuộc khủng hoảng khí hậu. Họ trích dẫn vai trò của ngành công nghiệp nhiên liệu hóa thạch đối với nguồn gốc của công nghệ và vận động hành lang cho luật tập trung vào CCS và lập luận rằng nó sẽ cho phép ngành công nghiệp này tự "tẩy rửa" bằng cách tài trợ và tham gia vào những việc như chiến dịch trồng cây mà không cắt giảm đáng kể lượng carbon của họ. . [196][197] |
