對溫室氣體Co2的治理

1、對溫室氣體C02的治理方式化工院化學工程與工藝12-7班雷海濤學號：201210037171商要：今天，全球氣候變暖己經(jīng)影響到了我們的現(xiàn)實生活：巨大自然災害頻繁，氣候變化異常，該冷的時候不冷，該熱的時候不熱。雖然導致溫室效應的 氣體有很多種，但二氧化碳被認為是導致全球氣候變暖的罪魁禍首，圍繞消除這 種氣體的解決方案層出不窮，究竟哪個可以作為正解？。Abstract: today, the global climate wanning has affected oui real life: huge frequent natuial calamities, climate change anom

2、aly, tliis cold not cold, the heat without heat. Although greeiiliouse gases have a lot of kinds, but carbon dioxide is recognized as a leadmg cause global warming culprit, around eliminate the gas solutions emerge m endlessly； what can be used as positive solutions?關(guān)鍵詞：co”溫室氣體，氣候變化，節(jié)能減排，碳捕捉溫室氣體指的是大

3、氣中能吸收地面反射的太陽輻射，并重新發(fā)射輻射 的一些氣體，如水蒸氣、二氧化碳、大部分制冷劑等。它們的作用是使地球表 面變得更暖，類似于溫室截留太陽輻射，并加熱溫室內(nèi)空氣的作用。這種溫室氣 體使地球變得更溫暖的影響稱為溫室效應。人類活動成因的、其中主要為工業(yè)釋 放的C02溫室性氣體己經(jīng)導致大氣中總碳荷載急劇增大。在過去的42萬年中, 全球大氣中U( C02 )平均只在小范圍內(nèi)變化(180 10- 6 280 10- 6 ); 但自從工業(yè)革命以來，U ( C02 )己快速上升至37 10- 6 o盡管這種增加所 帶來的長期影響仍在討論之中，但地球表層的溫室性氣體因吸收熱量而導致全 球氣溫上升己得到

4、了普遍認同。在20世紀90年代全球人類每年釋放的C02 量約為270億t ,按這種發(fā)展趨勢，到2100年，全球的C02年排放量將達到約 770億t,大氣中U ( C02 )平均將達到約750 10- 6,全球溫度將升高廣3. 58bCo由此可能引起的嚴重全球環(huán)境問題，正成為全世界各國政府及科學家密切 關(guān)注的研究課題?？茖W家預測，今后在大氣中二氧化碳每增加一倍，全球平均氣溫將上升 1.5C4.5C,而兩極地區(qū)的氣溫升幅要比平均值高3倍左右。研充表明，從 地球上無數(shù)煙囪、汽車排氣管排出的二氧化碳約有50%留在大氣里，而二氧化 碳所產(chǎn)生的增溫效應占所有溫室氣體總增溫效應的63%,且在大氣中的存留期

5、長，最長可達到200年。COe存儲方式分成4種 通過化學反應將CO。轉(zhuǎn)化成固體無機碳酸鹽 工業(yè) 直接應用或作為多種含碳化學品的生產(chǎn)原料注入海洋10 0 0 m深處以下注 入地下巖層最后一種方式最具潛力這個過程涉及許多在石油和天然氣開采和 制造業(yè)中研發(fā)和普遍應用的技術(shù)如用泵向井下注入C 02并通過在井底部的鑿 孔或篩子使C。2進入巖層此外CO 2回注油田可以提高采油率在煤層中注 入CO 2可以回收煤層氣這個過程也就是通常所說的強化采油EO R和強 化采煤層氣ECBM 5二氧化碳用于增產(chǎn)石油和煤層氣開發(fā)既能利用乂可大 規(guī)模封存是公認的近中期二氧化碳最重要封存方式?！叭嗽鞓洹钡臉?gòu)想拉科涅爾教授的這個

6、想法早在2003年就產(chǎn)生了。他認為，解決電站排放的 二氧化碳相對容易一些，可以使用碳捕存(CCS)等技術(shù)。而解決來自汽車和飛 機等交通工具的尾氣問題是一個現(xiàn)代技術(shù)文明的重要難題，直接從大氣中吸收 二氧化碳非常復雜。植物是地球上吸收二氧化碳的主要工具，可以利用植物的原 理來回收二氧化碳。根據(jù)拉科涅爾的設(shè)計，如果將25萬個高90米的“人造樹” 安置在地球上用來吸收大氣中的二氧化碳，每年能消除220億噸溫室氣體，這 樣可解決因二氧化碳劇增而導致的全球氣溫變暖問題?！叭嗽鞓洹钡墓ぷ髟砗?單，很像植物的光合作用：它利用化學反應將空氣中的二氧化碳吸收儲存，但 不能像植物那樣釋放氧氣?！叭嗽鞓洹表敳吭O(shè)有眾

7、多二氧化碳捕集器，單個捕 集器一年就能吸收約25噸二氧化碳，捕集器中裝有吸收二氧化碳的化學物質(zhì)。 每過一段時間，人們要通過化學反應將所吸收的二氧化碳提取出來，然后進行 處理。碳捕集與封存(Carbon Capture and Storage,簡稱CCS)是指將大型發(fā) 電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存以 避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。CCS技術(shù)包括二氧化碳捕集、運輸以及封存 三個環(huán)節(jié)，它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%至90%o二氧化碳的捕集方式主要 有三種：燃燒前捕集(Pr e-combus t ion)、富氧燃燒(Oxy-fue 1 combustion)

8、和燃燒后捕集(Post-combustion)無論哪種捕集方法，簡而言之是將燃煤發(fā)電 廠產(chǎn)生的氣體收集起來，經(jīng)過脫硫、氮氧化物等等制備后，將二氧化碳分離并收 集起來。如果利用化學反應來吸收二氧化碳，具有初中文化程度的人都會想到用堿 性物質(zhì)來吸收，比如石灰、燒堿和蘇打。不要以為大家知道的東西就沒有開發(fā) 價值，加拿大卡爾加里大學的環(huán)境科學家大衛(wèi)-凱斯就利用大家知道的化學反 應發(fā)明了一臺二氧化碳吸收機。這臺吸收機的主體是一個5米高的豎塔，其中 有一個氣泵用來吸收空氣。豎塔中的噴淋裝置不斷向泵入的空氣噴灑燒堿(氫氧 化鈉)溶液的液滴，它能吸收二氧化碳氣體。在發(fā)生反應后，將產(chǎn)生碳酸鈉溶 液。通過加入熟石

9、灰(氧化鈣)，氫氧化鈉可以被置換出來再次利用。美國亞利桑那州圖森市的全球研充技術(shù)公司開發(fā)出一種薄膜濾氣機，他們 認為這個方案比凱斯的方案更有效。按照該公司總裁艾倫懷特的說法，一臺10 平方米的濾氣機每年可吸收1000噸二氧化碳。照此規(guī)模，100萬臺這樣的裝 置每年就能吸收10億噸的二氧化碳，能夠有效地減少大氣中二氧化碳的含量。 而且該公司深信，當他們大規(guī)模推廣應用這種新裝置時，也會導致其價格下降。 這家公司采用的技術(shù)是美國哥倫比亞大學克勞斯萊克納教授開發(fā)的。二氧化碳 濾氣機也是一個塔狀裝置，其主體是安裝在一些金屬板上的離子交換薄膜。被 吸入的二氧化碳含量高的空氣在通過濾氣機中的二氧化碳收集器時

10、，離子交換 膜捕捉到空氣中的部分二氧化碳分子，并將其吸附在薄膜上，同時排出凈化后 的二氧化碳含量低的空氣。然后，通過改變?yōu)V氣機內(nèi)空氣濕度，濾氣機將二氧 化碳從薄膜上分離下來，然后進入二氧化碳再生器，高濃度的二氧化碳可以用 于培育海藻或制造化肥。然而，萊克納的這項發(fā)明也引來不少爭議，有人認為 這種機器造價太高；也有人認為這些濾氣機在吸收溫室氣體的同時也將消耗大 量的能源。海底儲存C0深層海洋中的C02含量 0. 1 kg/m3,而其溶解度約為40 kg/m3o 1990年聯(lián)合國政府間氣候變化委員會估計海洋中可儲存的無機碳總量為 3.8X1013t,人類活動每年釋放的CO：為6X109t ,海底提

11、供了貯存CO：的 無限空間。在深度500 m的深海中，溫度約為10C,壓力約為50個大氣 壓，在此條件下CO：為液態(tài)。在3 000 m深度時，C0：的密度大于水，因此 會沉入海底，直到溶解。將CO：排入3 000m以下的深度，可以在海底形成 一個永久存在的湖。然而現(xiàn)有的管道鋪設(shè)技術(shù)還不能將CO：輸送到如此的深度。 如果碳下沉的不夠深，那么C0：會不斷的返回大氣層。地面儲存C0/德國設(shè)想將C0/制成巨大的干冰球存放在地面，在廢棄的露 天煤礦上用鋼筋水泥建造直徑400m的球體，外面附以2m厚的玻璃棉保溫層， 將CO,制成干冰后裝入球體內(nèi)密封。每個球體能夠容納5X108tC02 o每年制造 兩個干冰

12、球即可儲存德國C0i排放量的10%。這種技術(shù)存在的問題是消耗能量過 高，固化一個發(fā)電廠的CO：需消耗該電廠發(fā)電量的一半。因此，為社會提供 同樣多電能發(fā)電廠的數(shù)目需增加一倍。其次，貯存的C0：即使在封閉條件下也 會逐漸揮發(fā)，800年中會揮發(fā)掉一半，4000年中將揮發(fā)殆盡。C0：可以貯存在深部海底地層和海水中。C0。的性質(zhì)使之非常適于海洋處置。 因為在水下500 m深處水溫10 bC左右時，壓力約為5 MPa,此時C0能變成液 態(tài);在3 000 m以下，C0：因密度大于海水而沉入海底，從而相當安全地保存起 來。況且海洋貯存CO：的潛力很大，據(jù)IEA預測海洋貯存C0：的潛力超過32 000億to在深

13、層海洋中,Q ( C02 ) 0. 1 kg / m3,而其溶解度約為40 kg/ 3 m o全球氣候變暖固然與石化燃料能源的過度開采利用有直接關(guān)系，但是引起 氣候變化的原因很多。大氣污染物積累增多，致使大氣成分發(fā)生改變;大氣成分的 改變,引起大氣幅射平衡，從而引起地球上氣候的變化。就大氣二氧化碳濃度的 增高而論，還與綠色植物吸碳量減少，改變碳循環(huán)自然規(guī)律有很大關(guān)系。據(jù)估計, 地球上每年有近百億噸的碳被綠化植物的光合作用從大氣固定下來。近兒十年來, 由于森林的過度砍伐、植被的破壞，綠色植物吸碳量大為減少，自然生態(tài)系統(tǒng)也 遭受破壞。因此，大搞植樹造林，綠化大地的目的就不言而喻。它不僅能吸收二 氧化碳、調(diào)節(jié)氣候，而且能防風固沙、保持水土，穩(wěn)定整個生態(tài)系統(tǒng)，還能提 供大量生物質(zhì)能源和木材，經(jīng)濟效益也很高。由此可見，遵循自然規(guī)律，保護生態(tài) 環(huán)境，走可持續(xù)性發(fā)展道路，才能從根本上應對氣候變化的挑戰(zhàn)。參考文獻：【1】費維揚，艾寧，陳健.溫室氣體C02的捕集和分離一分離技術(shù)面 臨的挑戰(zhàn)與機遇J.化工進展，2005. 24 ( 4) : 1-4.【2】李春鞠，顧國維.溫室效應與二氧化碳的控制J.大氣污染防 治，