以一种迂回的方式，煤炭是太阳能。 数百万年前，沼泽植物吸收太阳能，在此过程中消耗二氧化碳。 随着地质时间的推移，它们死亡、积累并转变为能量密集的岩石。 当然，与太阳能电池板不同，这种太阳能燃料远非可再生能源：燃烧煤炭已将碳返回到大气中，导致气候迅速变化。
但如果人类能够逆转这一过程，用植物废物制造出自己的煤炭并将其埋在地下呢？ 这就是越来越多的碳项目背后的想法：使用特殊的加热室，工程师可以将农业和其他废弃生物质转化为固体、浓缩碳。 就像那些古老的植物捕获二氧化碳一样2 然后变成煤炭，这是从大气中自然隔离的碳，然后（理想情况下）被锁定数千年。
需要明确的是：这种“碳去除”技术绝不能替代减少排放并首先将多余的碳排除在大气之外。 但在上个月举行的 COP28 年度会议上，碳去除是一个 比以往任何时候都更热门的话题。 多年来，政府间气候变化专门委员会一直坚持认为，为了将气温升高控制在比工业化前温度高 1.5 摄氏度以下，我们需要以某种形式去除碳，最好是采用 一系列协同工作的技术。
如果未来几年规模扩大， 生物质碳去除和储存 可能是这些技术之一。 首先，收集玉米秸秆等废弃生物质，并在特殊反应器的高温、低氧环境中对其进行烹饪，这一过程称为热解。 它本身并不是用火燃烧材料，而是用热量对其进行喷射以除去水分并将其转化为浓缩的碳。 （请注意，这不同于 碳捕获和储存的生物能源，其中您种植专门用于燃烧发电的农作物，捕获发电厂的排放物。）
Carba 的首席执行官兼联合创始人安德鲁·琼斯 (Andrew Jones) 表示：“这基本上就像在没有氧气的披萨烤箱中加热一样。”该公司正在使用该过程来埋藏碳。 “最佳地点实际上是一个废弃的煤矿，有点像把它放回原来的地方。 我们基本上是逆向煤炭开采。”
面临的挑战是，微生物喜欢咀嚼死去的植物材料，释放出二氧化碳作为副产品，以及甲烷， 更有效的温室气体。 这是一 北极问题尤其严重，永久冻土正在融化，释放出古老的植物物质供微生物食用。 但这也是一个更接近主要人口的问题：农业废物、院子里的园林绿化废物、从稀疏森林中获得的生物量（以减少可燃材料的数量和 降低野火风险），此类物质通常会腐烂，将其碳打嗝，或者燃烧，释放出碳和气溶胶， 对空气质量和人类健康来说很糟糕。
因为反应堆去除了微生物喜欢的碳水化合物，产生了木炭，所以进入地下的碳不会变成食物，所以它会持续存在。 Carba 的高级顾问兼联合创始人、明尼苏达大学双城分校的化学工程师 Paul Dauenhauer 表示：“如果你只是埋藏碳水化合物，那么你总是面临着无法在适当的条件下获得碳水化合物的风险。” “因此，如果你掩埋的材料中有 10%、20% 或 30% 最终会降解，那么就会丧失很多可信度。”
你甚至不需要一个废弃的煤矿来处理加工后的生物质——Carba 也将其埋在垃圾填埋场中——所以这项技术几乎可以在任何地方使用。 “每个城市都有废纸、剪下的树木和草，诸如此类的东西，”道恩豪尔说。 “而且，你也可以想象包装中心，那里有所有的废纸板。 这也是碳水化合物和纤维素。”
当应用于农田时，这种碳被称为生物炭，它还能改善土壤。 生物炭可以 提高农作物产量 创建该项目的 Sanjai Parikh 表示，在某些情况下 生物炭数据库，加州大学戴维斯分校的一个开放获取工具，供那些制造和使用生物炭的人使用。 “它仍在封存碳，即使它在地表，”帕里克补充道。 “那种生物炭，其中一些会降解，但我们谈论的是数百到数千年的稳定性。”
例如，这种材料还有助于保留沙土中的水分，否则沙土往往会很快流失。 “生物炭是一种非常非常高的吸收性材料，”国际生物炭计划执行董事温迪·卢·麦克斯韦-巴顿说。 “这就是为什么生物炭是一种非凡的土壤改良剂……它使其对干旱和洪水都更有抵抗力。”
麦克斯韦-巴顿说，生物炭也是可以量化的：有了一定量的生物质，就可以产生一定量的碳来储存在土壤或地下。 事实上，生物炭占 90% 的除碳市场其中公司 支付抵消 他们的温室气体排放量。
另外，很难准确量化通过恢复复杂的森林生态系统吸收了多少碳。 并不是说人类不应该保护这些栖息地——这种“基于自然的解决方案” 固碳、增强物种多样性、减少洪水并促进旅游业发展。 然而，不幸的风险是，野火可能会摧毁受保护的森林，使碳返回到大气中。 从长远来看，将碳作为木炭埋藏理论上可以更好地保护它。
除了掩埋固体碳或将其撒在田野上外，研究人员还将废弃生物质转化为液体碳——本质上是石油，他们将其泵回地下，而不是把化石品种泵上来。 “我们最高水平的工作是制作烧烤酱，或者 液体烟雾 烧烤酱，然后我们将其注入旧油井中，”除碳公司 Charm 的首席执行官兼联合创始人 Peter Reinhardt 说道。
他们还通过热解来实现这一点，热解吐出用于农业的固体炭，但也吐出液体油。 它被运到废弃的井中并泵入地下，在那里凝固。 “全美约有 2 到 300 万口废弃、报废的石油和天然气井，”莱因哈特说。 “实际上，这是一个很大的问题，其中很多都是甲烷排放器或密封不当，液体泄漏到表面。” 通过在这些地点将生物质油泵入地下，Charm 既可以封存碳，又可以密封泄漏温室气体的油井。
无论最终产品是什么，生物质去除巧妙地利用大自然自身的光合作用来封存然后埋藏碳。 哥伦比亚商学院的气候经济学家格诺特·瓦格纳表示：“从很多方面来说，这种商业模式的天才之处在于让自然完成大部分工作。” “这是一个经过数百万年完善的自然过程，所以为什么不利用它呢？”
瓦格纳说，但实际上，事情要复杂得多。 当化石燃料公司从地球上开采煤炭或石油时，他们正在开采相对容易廉价开采的大量矿藏，因此这些燃料的价格仍然很低。 但地面上可用的生物质废物有限，而且分布在地球各地。 （虽然这是一个潜在的 力量 这种碳去除技术，因为每个城市都可以处理自己的生物质废物进行储存。）“对生物炭或这种碳去除技术的需求越大，就有越多的初创公司要求同样的食物废物、玉米壳废物等等，”瓦格纳说。 “突然间，价格不但没有下降，反而上涨了。”
瓦格纳说，另一个潜在问题是“道德风险”：如果人类能够消除大气中的碳，那么削减排放的动力就会减弱。 化石燃料仍然可以赚很多钱，事实上，像西方石油公司这样的石油公司 大力投资除碳 直接空气捕获等技术，其中 机器净化空气中的二氧化碳2。 这样，他们就可以继续钻探。 “道德风险总是存在的，”瓦格纳说。 “这些碳清除对话背后的一个非常非常大的话题是：好吧，我们可以——或者 应该坦率地说，首先要采取更多措施减少排放，而不是事后将其收回。”
Charm 的莱因哈特表示，碳去除行业正在迎合那些确实在减少排放并正在努力做更多事情的公司。 “如果你看看谁在购买搬迁，就会发现这些公司已经在减少搬迁方面做了很多工作，并试图将剩余的清零，”莱因哈特说。 “碳清除领域的每家初创公司都唱着同样的调子：你是否已尽一切努力来减少碳排放？ 好吧，如果你有，那就太好了。 让我们谈谈如何让您实现净零排放。”
最后，科学非常清楚，除了减少排放之外，人类还必须弄清楚如何从天空中吸收更多的碳。 这不仅仅是依靠森林来捕获碳，或者依靠 增强岩石风化作用 与大气中的二氧化碳发生反应2，或埋藏的生物质，但理想情况下是最好的自然和技术技术的结合。 “我们可以有很多不同的策略，它们可以经过精心设计，也可以非常简单，”帕里克说。 “我们只需要创建所有这些工具，以便对于每个位置和目标，我们都可以使用一些东西来发挥作用。”
2024-01-20 14:00:00
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