2018-10-12 | 作者/譯者:WRI/James Mulligan, Gretchen Ellison and Kel;編譯:CSRone/黃寬廷

如何解決全球暖化?WRI:六種方式主動移除CO2

【重點摘要】IPCC最新發布的一項報告指出,若要使氣溫升幅限制在1.5℃以內,全球的二氧化碳排放量必須要在2050年歸零。聯合國環境規劃署(UNEP)早在2017年表示,減少碳排放已經無法控制全球暖化的步伐,如何將溫室氣體從空氣中收集並儲存起來,才是遏止氣候變遷的關鍵。

近日,IPCC的一份報告指出,最晚在2052年,地球升溫就將突破1.5°C,對地球造成不可逆轉的破壞。當暖化升溫達到1.5°C,將衝擊全球一億多人的用水安全,現存 70%-90% 的珊瑚礁將消失,中緯度地區則會面臨極端高溫。因此,在2050年以前達到淨零碳排放勢在必行。若再不採取行動,氣候變遷所帶來的熱浪、森林大火及海平面上升等自然災害問題將愈演愈烈。

為了對抗氣候變遷,首要處理的便是「減少溫室氣體的排放」,例如:提高再生能源的使用量、增加能源使用效率、減少森林濫伐、抑制超級汙染物(如:氫氟碳化合物)的排放等。

但這樣做真的夠嗎?

聯合國環境規劃署(UNEP)在2017年發布的報告顯示,即便我們盡力執行這些減排作為,仍無法遏止氣候變遷持續惡化。除了減少排放之外,我們還必須「移除在大氣中的二氧化碳」,也就是產生「負的碳排放量」。根據UNEP的預測模型,到2100年以前須移除大氣中8,100億噸的二氧化碳(相當於20年的全球碳排放量),才有辦法阻止整體氣溫上升超過2°C的臨界值。

有許多新的科學方法及土地管理方式能夠移除大氣中的二氧化碳,而每種方法都有其優劣;最重要的是,這些方法能否達到我們迫切所需要的規模?

世界資源研究所( World Resources Institute) 便揭露了各種移除二氧化碳的可能方法與差異。

一、    森林

樹木能藉由光合作用消耗二氧化碳。透過擴大森林面積、復育現有森林以及積極管理森林,讓大氣中的「碳」可經由光合作用儲存在木材和土壤當中。科學家指出,這些措施在美國每年能清除數億公噸的二氧化碳。復育1英畝(0.4公頃)的溫帶森林,每年約可封存3公噸的二氧化碳,這個做法比其他方式便宜(低於每公噸1,500台幣),過程中還能產生清潔的水和空氣,一舉數得。

當然,造林除碳也會面臨一些問題,某個地區的森林擴張可能會犧牲其他地區的森林,例如:A地區將農田轉為森林進而減少農地的面積,除非農業生產率能夠提升,否則B地區必須將森林轉變為農地,才能產出足夠的糧食。這是個動態的過程,因此,復育森林、管理森林、在農地外造林的工作就更為重要。

二、    農地

土壤能夠自然地儲存碳,而將碳「儲存」於農地中也不失是個好方法。在農地裸露的情況下種植覆蓋作物,可以增加光合作用的效果,1英畝(0.4公頃)的農地每年約能儲存半公噸的二氧化碳。另外,在廣大的農場上種植樹木,不但能增加土壤肥沃度和作物產量,還能同時能提供家畜遮蔭處和飼料,可說是一舉數得。況且,在美國就有超過9億英畝的農地,即便每英畝土壤的微小除碳也能產生巨大影響

不過,有效地管理大規模的農地相當困難,尤其大自然生態系統多變,預測、測量及監控農地的除碳效益也將是一大難題。此外,由於此項計畫藉由大面積的農地清除大量的碳,政府、農民以及房地產投資業者也將因此掀起一大論戰。

三、    生物能源與碳收集和儲存技術(BECCS)

BECCS是利用光合作用來應對氣候變化的另一種方式,但它比種植樹木或管理農地複雜得多。BECCS是在工業、電力或運輸等部門使用生質能源的過程中,在二氧化碳排放到空氣中之前將其收集起來,存放在地底下或能長期使用的產品中(如混凝土)。某些BECCS的使用方法,是將農業殘餘物或垃圾等廢物轉化為燃料,這個方法不需要另外使用土地或設備,可能是BECCS未來發展的主軸。

但是,如果過度依賴生物能源作物,間接影響糧食生產或自然生態系統,加劇糧食安全和生態系統的不穩定,可能將適得其反。

四、    從空氣中收集

此項方式運用化學洗滌的方式從空氣中捕捉二氧化碳,並將其儲存在地底或能長期使用的產品中(如混凝土),這項新技術與發電廠、工業設施等各種排放源的碳收集技術的原理相同。不同之處在於,直接從空氣中收集可以從大氣中去除碳,而不是減少碳排放,測量和評估效益相對簡單。

但這項技術還處於研發階段,十分昂貴,很難確定新技術的成本,最近一項研究估計每公噸收集成本約為3,000~7,000台幣。

此外,從空氣中收集需要大量的熱能和電力,從空氣中清除1,000兆噸的二氧化碳,需要消耗2050年美國預計能源產量的7%,因此,新技術有賴低碳能源提供動力。

五、    從海水中收集

從海水中收集的方法類似於從空氣中收集,透過減少海水中二氧化碳的濃度,海水會從空氣中吸收更多的二氧化碳以獲得動態平衡。海水是比空氣更加濃縮的二氧化碳溶液,也就是說,相較於從空氣中收集,從海水中收集的效率會更高。但海水比空氣重的多,將會耗費更大的能量來移動海水,同時還必須克服惡劣的海洋環境。

目前,美國海軍已經開發出海水收集裝置的原型,收集的二氧化碳可以轉化為船隻燃料(海軍還有備用的核能源),這種技術可以讓船隻自己製造燃料,長期在海上工作。

六、    增加風化作用

有些礦物質會自然地與二氧化碳產生反應,將「碳」從氣體轉化為固體,這個過程被稱為「風化作用」。風化作用的過程通常相當緩慢,但科學家正在研究如何加速風化作用。例如:把地下水抽到地表與礦物進行反應、將空氣移動到採礦作業後所留下的大量礦物質中,科學家們表示,增強風化作用是有可能的,但還需要更多的研究來確定這種方法的成本效益和應用方式。

未來展望

每一種「碳收集」的方法都有其前景與挑戰,然而,我們並不清楚哪種方法在未來能夠被實際應用且大規模地清除空氣中的碳。我們唯一了解的是,收集與儲存大氣中的二氧化碳是對抗全球暖化、氣候變遷不可或缺的策略。是時候開始調查、研究以及發展新的技術,並及早開始「除碳」行動。

 

【關於世界資源研究所(World Resources Institute, WRI)】

世界資源研究所是一家獨立的研究機構,致力於尋求環境保護、經濟發展和改善民生的解決方案。共有700多名員工和專家在全球超過50個國家進行研究,並在中國、巴西、歐洲、印度、印尼、墨西哥和美國設有辦公室。世界資源研究所圍繞六大主軸進行工作:水、糧食、森林、能源、城市和氣候。結合在商業、經濟、金融和治理領域的專業知識,提出相應的解決方案。

 

 

資料來源:6 Ways to Remove Carbon Pollution from the Sky國際級報告:暖化守住1.5 °C有可能 但須「前所未有的努力」
圖片來源:Joshua Brown


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