二酸化炭素を回収・貯蔵する方法を学ぶことは、科学者たちが大気温暖化の影響を遅らせるために目指す方法の一つです。この手法は現在、科学界において気候変動問題の解決に不可欠な要素とみなされています。これは、様々な種類の炭素隔離によって実現されます。
二酸化炭素は、自然界と人間の活動の両方で生成される熱を閉じ込めるガスです。 人工二酸化炭素は、石炭、天然ガス、石油を燃焼させてエネルギーを生産することで発生します。
生物学的二酸化炭素は、有機物の分解、森林火災、およびその他の土地利用の変化から発生する可能性があります。
大気中の二酸化炭素やその他の「温室効果ガス」の蓄積は、熱を閉じ込め、気候変動の一因となる可能性があります。 炭素隔離のプロセスは、大気の温暖化を遅らせることができます。
炭素隔離は、二酸化炭素が地球の大気に入るのを防ぐために二酸化炭素を確保します。
アイデアは、炭素を固体および溶解した形で安定させて、大気が暖まらないようにすることです。 このプロセスは、人間の「二酸化炭素排出量」を削減する大きな可能性を示しています。
カーボン隔離とは何ですか？
炭素隔離とは、大気中の炭素を回収または除去して貯蔵する技術のことです。これは、気候変動問題に対処するために実施されている多くの手法の一つです。
また、地球温暖化を防ぐために、大気から温室効果ガスを除去し、それらを長期的な炭素貯蔵庫に入れることも意味します。
地球の大気がこれ以上温暖化するのを防ぐには、人類全体で多大な努力が必要です。 二酸化炭素を排出する燃料への依存を終わらせることから、2050 年までに正味ゼロ排出目標を確立することまで、前例のない気候変動を止めるには、考えられるあらゆる解決策が重要です。
クリーン エネルギー システムへの移行と、建設や輸送などの高排出慣行の脱炭素化と並行して。 人類は、エネルギーを構築、消費、移動、生成する方法を適応させることにより、大気から炭素を除去するために協調的な努力を行っています。
しかし、炭素隔離のような方法は、私たちが自然環境とどのように協力して気候危機に取り組むことができるかを示しています。
炭素隔離のプロセスには何が関係していますか?
二酸化炭素の回収と隔離は、以下を含む XNUMX 段階のプロセスに従います。
- 産業プロセスまたは発電所からの二酸化炭素の回収または確保
- 回収・圧縮された二酸化炭素の輸送
- 地下深くの岩層への二酸化炭素の貯蔵
炭素隔離の種類
世界中の産業が毎年 10 ギガトン (XNUMX 億メートル トン) の GHG を排出しているため、炭素隔離の必要性は切迫しています。
地球温暖化と気候変動に個別に対処するのに役立ついくつかの種類の炭素隔離を次に示します。
- 森林における隔離
- 土壌中の隔離
- Direct Air Capture (DAC) とストレージ
- 草原での隔離
- 湿地隔離
- 海洋炭素隔離
- 炭素回収貯留 (CCS) 発電所
- 設計された分子
- 地質炭素隔離
- 産業用炭素隔離
1. 森林における隔離
森林と森林地帯は、自然の炭素隔離の最良の形態の XNUMX つとして認識されています。
平均して、森林は排出量の 25 倍の炭素を蓄えますが、炭素排出量の約 XNUMX% は、放牧地や草原 (野原、大草原、低木地など) などの森林が豊富な景観によって隔離されていると推定されています。
木、枝、葉が枯れて地面に落ちると、それらは蓄積していた炭素を土壌に放出します。
したがって、こうした自然環境を確保し保全することは、炭素吸収源が二酸化炭素を効果的に吸収するために不可欠です。山火事や、森林伐採、建設、集約農業といった人間の活動は、この自然プロセスにとって最大の脅威となります。
2. 土壌中の隔離
炭素は、植物が光合成によって土壌に取り込み、土壌有機炭素 (SOC) として貯蔵することができます。
このように、農業生態系は土壌の有機炭素レベルを劣化させ枯渇させます。 また、沼地、泥炭、湿地を通じて、炭素を捕らえ、炭酸塩として貯蔵することができます。
これらの炭酸塩は、二酸化炭素がカルシウムやマグネシウムなどの他の鉱物元素と混ざり合うことで数千年かけて蓄積され、砂漠や乾燥した土壌に「カリッシュ」を形成する。
最終的に、炭酸塩に蓄えられたこの炭素は地球から放出されますが、非常に長い間ではありません。土壌の有機物が数年間炭素を蓄えている間、場合によっては70,000年以上後です.
科学者たちは、炭素を長期間貯蔵するために細かく粉砕されたケイ酸塩を土壌に加えることによって、炭酸塩形成プロセスを加速する方法に取り組んでいます.
3. Direct Air Capture (DAC) とストレージ
このアプローチでは、化学物質または固体を使用して希薄な空気からガスを捕捉し、BECCS の場合のように、それを地下または長持ちする材料に長期間保存します。
これは、高度な技術を用いたプラントで空気中から直接二酸化炭素を回収する手段です。理論的には、直接空気回収法は植物による回収よりも2倍効率的に空気中の二酸化炭素を除去できることが分かっています。
このプロセスは、海面下の潜水艦やはるか上空の宇宙船ですでに使用されています。 ただし、このプロセスはエネルギー集約的で費用がかかり、除去される炭素 500 トンあたり 800 ドルから XNUMX ドルの範囲です。
空気を直接取り込むなどの手法は効果的ですが、大規模に実装するにはコストがかかりすぎます。
例としては、アリゾナ州立大学の Lackner の炭素隔離コンテナや、スイスに開設されたばかりの Climeworks の炭素トラップ施設などの他のプロジェクトがあります。
4. 草原における隔離
森林は一般的に重要な炭素吸収源として認められていますが、草地はより多くの炭素を地下に隔離することもでき、それらが燃焼すると、炭素は葉や木質バイオマスではなく根や土壌に固定されたままになります.
急速な山火事や森林伐採が森林に影響を与えるため、草原や放牧地は森林よりも確実に炭素を貯蔵できる場所です。
しかし、森林は草原よりも多くの炭素を貯蔵する能力を持っていますが、気候変動による不安定な状況では、草原はより回復力があります.
5. 湿地隔離
すべての植物と同様に、湿地植物は空気中の炭素を二酸化炭素の形で吸収し、その炭素をバイオマスに蓄えます。 それらは重要な自然資産として知られており、大気中の炭素を吸収し、その後の炭素損失を制限して長期貯蔵を容易にすることができます。
それらは、気候変動を緩和するための自然な解決策を提供するだけでなく、さまざまな土地利用の変化や自然の要因による湿地の直接的な損失を相殺するために、意図的に管理することができます. さらに、泥炭湿地などの湿地は、森林や農地よりもヘクタールあたりの炭素密度が高い炭素を捕捉します。
6. 海洋炭素隔離
水生環境や大きな水域も二酸化炭素の優れた吸収源です。海洋は、人間活動によって毎年排出される二酸化炭素の約25パーセントを大気から吸収しています。
炭素は海中を双方向に移動します。 二酸化炭素が海洋から大気中に放出されると、正の大気フラックスと呼ばれるものが生成されます。 負のフラックスとは、海洋が二酸化炭素を吸収することを指します。 これらのフラックスは、これらの反対方向の正味の効果が全体的な効果を決定する吸気と呼気と考えてください。
海洋の低温で栄養豊富な部分は、温暖な部分よりも多くの二酸化炭素を吸収することができます。そのため、極地は一般的に炭素吸収源として機能します。2100年までに、世界の海洋の大部分が二酸化炭素の大きな吸収源になると予想されています。この炭素は主に海洋の表層に蓄積されます。しかし、過剰な炭素は海水を酸性化させ、その下層に存在する生物多様性を脅かす可能性があります。
7. 炭素回収貯留 (CCS) 発電所
CCSとは、発電やセメント製造、製鉄などの産業活動によって発生した二酸化炭素を回収する技術です。回収された二酸化炭素は圧縮され、地下深くの施設に輸送された後、岩盤層に注入されて永久的に貯留されます。
8. 設計された分子
科学者は、空気中の二酸化炭素を確保して捕捉できる新しい種類の化合物を作成することで、形状を変えることができる分子を設計しています。
操作された分子はフィルターとして機能し、求めるように操作された要素のみを引き付けます。 実際には、これは大気中の炭素を削減しながら原材料を作成する効率的な方法を提示する可能性があります。
9. 地質炭素隔離
このプロセスは、岩などの地下の地層における二酸化炭素の貯蔵を扱います。
二酸化炭素は、鉄鋼やセメント製造会社などの産業用二酸化炭素源、または発電所や天然ガス処理施設などのエネルギー関連源から回収され、長期貯蔵のために多孔質の岩石に注入されます。
このような炭素の回収と貯留により、別のエネルギー源が大規模に導入されるまで、化石燃料の使用が可能になります。
10. 産業用炭素隔離
これは、広く受け入れられている効果的なタイプの炭素隔離ではないかもしれませんが、一部の業界では使用できます。 それらは、発電所、燃焼前、燃焼後、酸素燃焼の XNUMX つの方法で炭素を回収します。
燃焼前は、燃料が燃焼する前に発電所で炭素を回収することを扱います。 目的は、石炭が燃焼する前に石炭から炭素を除去することです。
燃焼後では、燃料が燃焼した後、発電所の出力から炭素が除去されます。 これは、排ガスが煙突を上る前に捕捉され、二酸化炭素が取り除かれることを意味します。 これは、ガスをアンモニアに通し、蒸気で吹き飛ばしてきれいにし、貯蔵のために二酸化炭素を放出することによって達成されます。
オキシ燃料または酸素燃焼燃料が燃焼している間、より多くの酸素を取り込み、結果として生成されたすべてのガスを貯蔵します。 二酸化炭素を他の廃ガスから骨の折れる方法で分離する代わりに、プロセスは煙突からの排出物全体を閉じ込めて、すべて貯蔵します。
炉内に純酸素を吹き込んで排ガスを浄化することで、燃料を完全燃焼させ、比較的純度の高い水蒸気と炭酸ガスを発生させます。
冷却と凝縮によって蒸気が除去されて水になると、二酸化炭素は安全に貯蔵できます。
結論
この記事を締めくくるために、これらの異なるタイプによる炭素隔離は、環境の持続可能性に有利に働いてきました.
したがって、環境を保護し、維持するために、これらの方法と種類の炭素隔離を提案することが非常に重要です。