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碳封存
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小朋友:
你曾經喝過會冒泡泡的可樂汽水嗎?你曾經在蘇澳地區泡過冷泉嗎?你曾經看過舞台上用乾冰來製造雲霧般的特殊效果嗎?
小朋友:
你知道因為可樂的製造方式,通常是利用加壓處理將二氧化碳溶入飲料當中,所以在開汽水時,通常會發出「滋~」一聲,就是由於壓力瞬間降低,部分二氧化碳被釋放出來所發出的聲音。
小朋友:
你知道因為地底深處的二氧化碳沿著裂隙上升,自水中溢出後形成大量氣泡,而析出的過程會吸收熱量,自然而然就變成冷泉啦!
小朋友:
你知道因為把二氧化碳冷卻到攝氏零下 78 度以下,就會形成乾冰,也就是固體的二氧化碳。乾冰會從固態直接昇華成氣態,可以使空氣中的水蒸氣凝結成小水滴,所以有白煙出現。
~~ 這些現象就是利用「先將二氧化碳存起來」的簡易方式 ~~
「咿!老師,將二氧化碳存起來,跟我們使用能源和保護地球有什麼關係呢?」在科學教室的小庭疑惑地說。
「~因為啊…」愛坦科學老師一邊走向小庭一邊說著,「全球能源消耗有八十五%來自化石燃料,燃燒化石燃料會產生大量二氧化碳,被認為是造成地球暖化的元凶,因此,近幾年全球科學界積極研究“碳封存”的技術。」愛坦科老師看著睜大雙眼的小庭,接著說~
甚麼是碳封存?
「“碳封存” 是一種減緩地球暖化的技術,英文是Carbon Storage,它主要是用於火力發電廠及排放廢氣的工廠,防止它們將過多的二氧化碳釋放到大氣層去,而造成溫室效應,增加地球暖化的腳步。」
「喔~」小庭點點頭說,愛坦科老師接著繼續說,「簡單的來說呢,“碳封存”指的就是在排放二氧化碳地點大量捕捉該氣體,並且將其另外儲存以避免接觸到大氣的作法」。
「那我們要怎樣才能夠把二氧化碳封存起來呢?是不是就像把二氧化碳溶入飲料,那麼簡單就可以了嗎?」小庭用試探的態度提問著。
「很好的問題喔…」愛坦老師稱許的說道,「首先我們要明白,被儲存起來的二氧化碳與人們每天呼出的二氧化碳不同。碳封存的工作原理是什麼呢?現在科學家將經由碳捕獲過程中,所分離出來的二氧化碳,再經過濃縮與壓縮送到適當的地點,加以進行長期的「儲存」,這樣才能真正有效的減少大氣當中的二氧化碳濃度,而這道程序就稱為碳封存」。
「喔~是不是有國家真的已經在做了呢?」小庭的好奇心已經被勾起來了。
「是的~挪威是最早將二氧化碳封存於深層地下水層的國家,他們在1996年就首度嘗試將二氧化碳,注入北海的一處天然氣田附近,深度大約1000公尺的地下水層中。這種將石化燃料燃燒所產生之二氧化碳收集起來,並加以封存的做法,是國際間認為減少溫室氣體排放的可行方式。」愛坦老師回答說著。
「“碳封存”一定要將二氧化碳注入到地下深海水中嗎?」小庭疑惑地說。
「不一定喔!」,愛坦老師接著說,「目前封存的方式與地點,包含了將二氧化碳與礦石進行碳化的礦化封存(mineral carbonation)、將二氧化碳注入地質表面下的地下鹽水層、舊油氣田或是深層煤層等地下的地質封存 (geologic sequestration)、海洋封存(ocean storage)、以及採用生物固定技術的生物封存等技術。」
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▲ 二氧化碳封存的原理
「這些碳封存有什麼不一樣嗎?哪一種方法比較好呢?」小庭繼續提問的說。
「老師簡單扼要的分別說明一下,礦化封存、地質封存以及海洋封存的基本原理,和它們的優點與缺點。」愛坦老師從投影機的圖片上指著給小庭看。
礦化封存
「礦化封存,它的原理是讓二氧化碳與地表的金屬氧化物,例如台灣東部蘊藏量很高的蛇紋石,來進行化學反應,形成自然界穩定的固態(碳酸鹽)礦物,達到二氧化碳封存的效果。封存穩定性最高是它的優點,但是封存的成本費用卻是最高的。」愛坦老師說。
地質封存
「第二種封存是地質封存,由於地底的孔隙空間有限,而它的原理就是先將二氧化碳壓縮成為“流體”,再注入地下數千公尺深的存儲區域,利用高溫高壓的地質環境使得二氧化碳處於流體的狀態,進行封存。目前適合地質封存的條件,包含舊油氣田、難開採的煤層、深層地下水層等地質環境。」,愛坦老師繼續補充說明著,「還有因為地質封存的潛能高,封存成本最低,是可行性最高的技術。」
海洋封存
「第三種是海洋封存,它的原理是將二氧化碳經由輸送管線或船運,直接注入並溶解在深層的海洋中,或灌注在海床上形成二氧化碳人工湖。它的優點是封存潛能高,成本適中。但是因為增加海水中二氧化碳的濃度,會對海洋生物造成不利的影響,環境爭議最高。」愛坦老師說。
「哇~好厲害喔!」小庭羨慕地說。「聽起來碳封存好棒喔!我們把二氧化碳封埋起來,那就是不是可以不用害怕它造成溫室效應,增加地球暖化囉?」
「小庭~有這樣的想法是不對的喔!」愛坦老師回答。
安全與風險
「其實呢,二氧化碳封存起來後,最重要的就是洩漏的安全問題。所以從開始選擇封存的適當地點,採用合適的封存方式,以及建立監測設備的預警系統,都是非常重要且必須的工作!」愛坦老師眉頭深鎖地回答著。
愛坦老師最後深深的嘆口氣說:「碳封存的危險是千真萬確的,人類研發碳捕獲與碳封存,是不應該拿來作為持續大量排放化石燃料廢氣的藉口。」他說:「相反地,我們此時應該嚴格限制CO2的排放量,來降低大規模碳封存的必要,減少碳封存洩漏,降低對未來世代造成嚴重的後果和負擔。」
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