净化空气 “捕捉”二氧化碳妙招多

　　目前二氧化碳在大气中的含量水平为385ppm（百万分之385）。而很多气候科学家都认为385ppm这一浓度值过高。他们认为，我们要做的不仅仅是抑制二氧化碳排放的增长，而且要把已经造成的污染清理干净。同时也有很多科学家和工程师表示，将二氧化碳从大气中清除的可能性微乎其微，因为这一过程需要消耗的能源太多了。

　　不过，这并没有阻止部分研究人员进行尝试。自2005年联合国政府间气候变化专家委员会（IPCC）总结说碳捕获和储存技术在遏制气候变化方面可能发挥重要作用以来，在各国政府和能源公司的资助下，将这一技术推向实用化的整个工业就开始发展起来。

　　二氧化碳一旦进入大气中，捕获就变得更困难。其在大气中的浓度大约是它在工厂排放的烟气中的浓度的1%，根据IPCC的报告，考虑到能源消耗，直接从大气中捕获二氧化碳的做法是不切实际的。

　　哥伦比亚大学的量子物理学家克劳斯·莱克纳（Klaus Lackner）多年来一直致力于改进从大气中捕获二氧化碳的技术。他已经计算出理论上所需的最少能耗量，并表示IPCC的数据有误。“从大气中提取二氧化碳比从排放烟气中提取二氧化碳耗费的能源更多，不过差别相当小。”他说。

　　这些计算结果让莱克纳确信，开发一种空气清洁设备是一种可行方案。2008年年中，他和同事用塑料制造的空气清洁器获得了专利。莱克纳说，他能制造一个每天清除1吨二氧化碳的清洁设备模型，大小适合于一个标准的海运集装箱。

　　除了莱克纳之外，加拿大卡尔加里大学和瑞士联邦理工学院的研究小组也分别研制出了实验室规模的清除二氧化碳设备。

　　卡尔加里大学的大卫·基思（David Keith）3年前制造了他们的第一个捕获空气中二氧化碳的设备原型，类似于煤炭发电厂用来清除二氧化硫的喷雾塔。这个原型是个高4米的圆柱体，由内衬PVC（聚氯乙烯）的耐用型纸板制成。待处理的空气从顶部注入后，会被喷加氢氧化钠溶液，空气中的二氧化碳与之反应，形成碳酸钠滴液。一个完整规模的空气清洁设备可能像个飞机库，一端安装有风扇，将空气吹向从顶部喷嘴喷洒下来的氢氧化钠溶液，形成的碳酸钠滴液则落入地面上的排水道中。

　　这个系统虽然能够工作，但是能耗却相当大。在最后的处理程序中，碳酸钠需要在900摄氏度的干燥炉中重新转化为氢氧化钠。基思认为，他可以将能耗降低一半，使捕获和储存二氧化碳的整体成本接近于100美元/吨，这远远超过了目前欧盟排放控制机制下污染者为二氧化碳所支付的15欧元/吨的价格。不过，一旦政府严肃对待气候变化问题，价格恐怕就比100美元/吨低不了多少。

　　空气清洁器不可能是解决全球变暖最经济的手段，基思对此表示认同，但他也认为人类迟早要被迫使用这种设备，“因为你会进入危机模式”。

　　瑞士联邦理工学院的奥尔多·斯坦菲尔德（Aldo Steinfeld）则另辟蹊径，将太阳能技术结合到碳捕获装置中来。

　　他利用一个装满氧化钙小球的透明管作为太阳能反应器，一盏弧形灯充当太阳。待灯光将透明管加热到400摄氏度时，从透明管的底部注入混合少量蒸汽的空气，氧化钙会在高温下与空气中的二氧化碳反应。在不到15分钟的时间内，氧化钙小球大部分都已经转化为碳酸钙。斯坦菲尔德随即关闭进气阀，加强光照，二氧化碳会以纯蒸汽的形式被分离出来，碳酸钙重新转化为氧化钙。“当空气逸出时，其中已经不含二氧化碳了。”斯坦菲尔德说。

　　斯坦菲尔德相信，他的装置可以扩大应用规模。虽然捕获每吨碳耗费的成本还未知，但同干燥炉相比，利用太阳能从空气中清除二氧化碳的优势显而易见。

　　降低碳捕获过程中的能耗也是莱克纳的研究小组反复进行技术改进的目的。他和同事试验了多个不同的设计，但其捕获设备的核心始终是利用离子交换树脂，即一个灌注了氢氧化钠的聚合体。其化学原理与基思的设备相同，莱克纳说，但由于树脂片的表面积大，反应速度也就快得多。

　　树脂还有另一个主要优势，那就是一旦受潮就会改变形态，从而减少对二氧化碳的吸附。“因此我们只要通过增加湿度，就可以将（空气中吸收的）二氧化碳驱除出去。”莱克纳说。

　　基思和斯坦菲尔德的碳捕获装置都要求达到900摄氏度的高温才能重新生成吸收二氧化碳的物质，而莱克纳只需40摄氏度就能做到。尽管他没有详细分析捕获成本，但他相信这一技术商业化应用的门槛很低。很多果蔬种植户需要定期给温室补充二氧化碳，他们可以支付高达300美元/吨的价格。莱克纳认为，直接为温室配备一台碳捕获装置是有竞争优势的。莱克纳还表示，一台可每天捕获1吨二氧化碳的碳捕获装置在石油工业和园艺业都能获得商业化推广。

　　利用碳捕获技术来帮助对抗气候变化面临着另外一个更大的经济挑战。除非政府设定一个适宜投资的碳交易价格，否则这一领域无法获得蓬勃发展。而就目前形势而言，仅交通领域排放的二氧化碳就需要大约2000万个日捕获量1吨的装置来吸收。