2025/06/02 說明：「負排放」減緩氣候變遷的方法－下集

發表日期：2016-04-11
作者：Carbon Brief Staff
引用來源：https://www.carbonbrief.org/explainer-10-ways-negative-emissions-could-slow-climate-change/
　　『參考要點』：儘管全世界科學家們正推行著許多負排放相關的作法及方法，由於在全球暖化及其他條件等不確定因素的狀態下，任何做法都無法被證實能在短時間將空氣中的二氧化碳大量消除。

以生物質為建材
　　以植物為基礎的材料可用於建築中，能夠儲存碳，並在建築物屹立期間將其封存，例如：木材和竹子可用作結構構件，大麻與羊毛可用於隔熱，大麻石灰則可用於築牆。
　　這些材料提供了一種替代傳統建築材料的選擇，包括鋼材和混凝土，而這些材料通常在生產過程中會消耗大量的碳。天然材料還具有其他優勢，例如能夠調節濕氣和吸收污染物的能力。
　　建築師們開始將天然建材納入設計中。例如：2015年，七棟由稻草建造的聯排別墅在布里斯托市上市。然而在英國，缺乏投資、認證和專業知識目前是大規模推廣的障礙。

以鹼處理雲層或海洋
　　當二氧化碳溶解於水中時，會形成碳酸，從空氣中移除二氧化碳。這個反應解釋了為何二氧化碳濃度上升會使海洋變得更加酸性。
　　二氧化碳在水中的溶解度並不高，但通過加入鹼性物質，可以加強這個反應。這為創造負二氧化碳排放的兩個相關想法提供了靈感。
　　兩位俄國科學家建議向雲層中加入強鹼，製造鹼性雨以將二氧化碳從大氣中清除。另一篇論文則指出，加入「聲波影響」可能有助於誘發降雨。
　　該研究指出，目前全球的二氧化碳排放量可以透過向佔地球表面0.4%範圍的雲層中噴灑5,600萬公噸氫氧化鉀來抵銷。這個面積相當於格陵蘭島的大小。
　　第二個構想是將大量石灰（氧化鈣）加入到海洋中。這些石灰會透過加熱的石灰石（碳酸鈣）來製成，這是一種廣為人知的工業程序。將石灰加入海水中可以提升其吸收二氧化碳的能力，同時也能在一定程度上抵銷海洋的酸化。
　　石灰必須分散地撒佈在廣泛區域，才能避免使海水飽和。一旦達到飽和狀態，石灰石會重新形成，導致整個作法不僅無效，反而更糟。有一項研究估算，這種方式每噸二氧化碳的捕捉成本相對適中，約為72至159美元。然而，所需的石灰石數量將會非常龐大。
　　要從大氣中移除10億噸的二氧化碳，大約需要25億噸的石灰石。而目前全球煤礦開採產量約為每年80億噸。
　　以如此大規模向雲層或海洋中添加鹼性物質，依國際法來看可能會受到譴責，且其對環境的影響仍存在不確定性。

直接空氣捕獲方法
　　直接空氣捕獲（有時稱為DAC）是指從空氣中吸取二氧化碳。這些二氧化碳可以被埋入地下，或用於化學過程中，製造各種產品，如塑膠一直到燃料。
有幾種方法可以從空氣中捕獲二氧化碳。最常見的方法是讓空氣通過一種特殊液體，二氧化碳會附著在這種混合物上，而其他空氣中的成分則不會。接著，透過加熱將二氧化碳釋放出來，使混合物得以再利用。
　　直接捕獲裝置有時被比喻為人工樹木。與真正的森林不同，它們幾乎不需要佔用土地。至於是否有足夠的能力將所有捕獲的二氧化碳儲存在地下，仍然是個未解的問題。
　　估計顯示，直接空氣捕獲技術有可能封存每年目前所排放所有的二氧化碳。實現這一目標的障礙在於實際操作和財務方面。
　　空氣中二氧化碳的濃度為（0.04%），這意味著，在理論上，捕獲空氣中的二氧化碳所需的能量將比捕獲煤電廠煙囪中二氧化碳的能量多出許多倍，因為煤電廠煙囪中的二氧化碳濃度約高 300 倍。這會使得直接從空氣中捕獲的成本相當高。一些公司表示，他們能夠以每噸25美元的價格從空氣中捕獲二氧化碳。其他關於捕獲、儲存和再生捕獲介質的估算則介於每噸二氧化碳400至1,000美元之間。
　　大多數直接空氣捕獲計畫所需的能源，主要用於將二氧化碳從捕捉混合物中分離出來，通常是透過加熱來完成。這部分能源可以來自廢熱或蒸發，而不一定是電力。
　　為了讓人了解到能源龐大的需求，可將其與發電廠的電力輸出作比較。如果系統運作效率達到完美，從空氣中每年捕獲10億噸的二氧化碳，將需要相當於16吉瓦（GW）發電廠全天候運轉（24/7）的能源。這在現實中是不可能的。
　　在較為現實的假設下，所需的能源相當於約 500 吉瓦核能發電 或 1,200 吉瓦陸上風力發電的輸出。為了讓大家更有概念，目前全球的核能發電容量約為 345 吉瓦，風力發電容量則約為 432 吉瓦。

提升海洋生產力
　　就像陸地上的植物一樣，海洋植物在進行光合作用時也會吸收二氧化碳。，若能以人工方式，加速這些微小植物行光合作用的速率，理論上就有可能加快從大氣中移除二氧化碳的速度，並減緩氣候變遷的步伐。
　　有一種想法是向目前缺乏營養元素鐵的海洋區域注入鐵，促使稱為浮游植物當中的微小植物「大量繁殖」。當二氧化碳從海面上被移除後，更多的二氧化碳會從上方的空氣中進入海洋。而當這些植物死亡時，它們會沉入海底，將碳封存於沉積物中，長達數百或數千年。
　　其他研究顯示，向海洋施加氮肥或將富含營養的深層海水抽送到缺乏養分的表層海域，可能同樣能促進植物生長。除了吸收二氧化碳外，海洋施肥還被認為能增加海洋生物釋放的二甲基硫的濃度，進而改變雲層的反射率，有可能藉此減緩氣溫上升的速度。
　　在下方影片中，南安普敦國家海洋中心的海洋生物化學家 Richard Lampitt 教授向 Carbon Brief 解釋了海洋施肥背後的理論。
　　儘管私人公司和研究機構已經進行了多項試驗，但仍存在許多重大疑問，這些疑問關乎海洋施肥所需要的龐大規模、成本、是否符合國際法的規範，以及干擾自然海洋碳循環可能帶來的意外後果。

強化風化作用
　　天然岩石風化約吸收全球化石燃料排放量的3%。這個過程始於雨水，雨水在降落地面之前會吸收大氣中的二氧化碳，因此通常帶有微酸性。這些酸性雨水與它所接觸的岩石和土壤發生反應，逐漸將它們分解，並在過程中形成碳酸氫鹽。最終，這些碳酸氫鹽會被沖刷進入到海洋，碳便被封存在海床中。
　　強化風化則是加速這個過程。將岩石粉碎可以跳過自然風化緩慢的作用，並將所得的粉末撒在大片農地上，藉由土壤中的微生物加速化學反應的進行。與此同時，向土壤中添加礦物質也能提升土壤的養分含量，對作物生長帶來益處。這些粉末也可以直接撒在海洋的表面上。這個過程的其中一個副產品是使水變得更鹼性，因此強化風化具有部分抵消海洋酸化的額外效益。
　　根據一篇論文，強化風化每年全球可封存多達37億公噸的二氧化碳當量。就本地而言，另一篇論文指出英國擁有「大量」適合強化風化的岩石資源，並估算英國可封存總計4300億公噸的二氧化碳，封存成本介於每公噸15 £英鎊至361 £英鎊之間。
　　強化風化（Enhanced weathering）是牛津大學地球工程計畫（Oxford Geoengineering Programme）的研究重點，而雪菲爾大學（University of Sheffield）最近也宣布將設立一個新的雷佛赫姆氣候變遷緩解中心（Leverhulme Centre for Climate Change Mitigation），投入1,000萬英鎊經費，用於開發和測試強化風化技術。

土壤碳封存
　　現代農業方法，例如：密集翻耕、焚燒作物以及施用化學肥料，導致土壤中大量碳在暴露於空氣時被氧化，並以二氧化碳（CO₂）的形式進入大氣中。
　　土壤碳封存的支持者主張，只需對耕作方式做出一些相對簡單的改變，就能扭轉這一過程，讓農業土壤重新成為碳匯。
　　自工業革命（Industrial Revolution）開始以來，科學家估計將自然生態系轉變為農地，已經釋放出五百至一千億噸的碳從土壤進入大氣中。然而，透過草原復育、濕地與池塘的建立等，大量大氣中的碳可以被封存，甚至有可能超過先前流失的碳量。
　　今年早些時候，科學家發表了一篇論文，指出巴西可以在增加牛肉產量的同時，透過使用土壤碳封存來減少排放。
　　Carbon Brief 當時解釋道：「大多數牧場種植的是巴拉草屬（Brachiaria）的熱帶草，這些草非常有效地從大氣中吸收二氧化碳，並將其以有機碳的形式儲存在根部。研究顯示，經過良好的管理，這些草地可以用來封存土壤中的碳。論文指出，牛肉需求增加促使農民充分利用牧場上的草，進而提升土壤碳的儲存量；反之，需求降低則會產生相反的效果。」
　　土壤碳封存的其中一個負面方面是，科學家仍不確定土壤在全球變暖的情況下將會如何反應，尤其是在水資源可能面臨風險的地區。