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每次用一个冷却塔捕获碳

烟囱

整个美国大约有200万个冷却塔。诺亚计划利用现有的冷却塔来捕获大气中的二氧化碳。

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一个颜色渐变的圆圈,显示“覆盖气候”

这个故事最初出现在WhoWhatWhy并作为全球新闻合作组织“立即报道气候”的一部分在此再版,该组织旨在加强对气候事件的报道。

8月中旬,加州圣莱安德罗的一座冷却塔承担了一个新的不同寻常的角色。它最初的职责是去除亚历山大家庭农场经营的一家乳品厂巴氏杀菌过程中多余的热量。现在,经过旧金山科技创业公司Noya的改造,这座塔还能捕获空气中的二氧化碳。

在美国,大约有200多万冷却塔隐藏在光天化日之下,诺亚公司正致力于将其技术提升到能够严重降低大气碳含量的水平。据该公司估计,全国的碳塔每年可以收集70亿到100亿吨二氧化碳。通过重新利用现有的塔而不是建造新的塔,Noya可以降低大量的前期费用,而这些费用阻碍了其他公司参与所谓的直接空气捕捉。

冷却塔使水循环,从工业过程或商业建筑中排出热量,并将其排放到周围的空气中。它们有不同的形状和设置:想象成排的风扇在超大的盒子里,作为暖通空调系统的一部分,在城市建筑的屋顶上嗡嗡作响,或者核电站标志性的沙漏形混凝土柱。它们循环的水可以简单地通过液体-空气接触从大气中吸收二氧化碳,但它只能这样做,直到气体饱和。

Noya的把戏在直接空气捕捉的剧本中很常见,就是在水中加入一种化学混合物,使二氧化碳结合在一起,并让它从系统中被清除,实际上是一次又一次地把海绵拧干。Noya联合创始人兼首席执行官乔希·桑托斯说:“我们只是将溶解的二氧化碳反应掉,这样更多的二氧化碳就能被水流吸收。”在Noya的系统中,一个管道三通将位于塔底部浴缸的主水管转向外部处理单元,后者将二氧化碳转向,将其储存在加压气缸中,并将水原样返回。诺亚预计,经过改造后的牛奶场全年每天可以捕获0.55-1.1吨二氧化碳。

桑托斯指出,诺亚侵入了冷却塔的内部,没有留下任何痕迹。“我们对实际的冷却塔过程几乎没有什么改变,”他说。“对我们来说,在冷却塔上安装这种装置是非侵入性的,而且可以用螺栓固定在一起。”

烟囱

冷却塔,包括核电站上的冷却塔,可以使水循环,从工业过程或商业建筑中除去热量,并将其输送到周围的空气中。如果对这些塔进行改造,使其能够直接捕捉空气,这些塔还可以去除二氧化碳,而二氧化碳是造成气候变化的主要因素。然后,二氧化碳将被出售或储存起来。

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在找到了现有冷却塔的第二个用途后,Noya避开了通常由新建直接空气捕捉工厂承担的大部分成本。因为大气中的二氧化碳是相对稀释的——一个含有440ppm二氧化碳的空气样本在空气中每3600个分子中只含有1个二氧化碳分子——基于液体的直接空气捕捉装置需要通过管道泵送大量的水和空气。这需要大量的设备,大量的资金和施工时间。

桑托斯说:“在某些情况下,你可能会花费7亿到11亿美元来建造一个完全直接的空气捕捉过程,而实际建造可能需要长达四年的时间。”

冷却塔已经提供了许多直接空气捕捉所需的基础设施,它们在正常运行期间泵送大量的空气和水。桑托斯说:“我们可以利用它们利用已消耗的能量来相互输送空气和水。”“他们这样做是为了冷却,我们这样做是为了碳捕获,这两者可以相互结合。”

Noya免费为Alexandre Family Farms安装了这项改造工程,并从向食品和饮料行业的小企业出售瓶装二氧化碳的收入中分享一小部分收入。在那里,这种气体有很多用途,从碳酸饮料和脱咖啡因的咖啡豆,到干燥水果和使用干冰(二氧化碳的固体形式)冷却运输中的食物。2019冠状病毒病(COVID-19)去年关闭了将二氧化碳作为副产品收集的乙醇工厂,危及了食物的二氧化碳供应。6至12个月后,该公司希望进军更大的市场。

向饮料中注入空气捕获的二氧化碳是一种碳中性的最终用途,但不是负碳的最终用途,因为这些气体最终会逃逸回大气中,所以Noya正在研究永久封存这些气体的方法。到目前为止,它对细节保密。

截止到2020年,全世界有15座电厂投入运行,每年共捕获约9900吨二氧化碳。

Noya储存二氧化碳的计划在商业上有意义,但在气候上也有意义。要想将全球变暖控制在《巴黎协定》设定的上限(到2100年,相对于工业化前的温度,1.5摄氏度)以下,世界需要将其剩余的碳预算控制在5100亿吨二氧化碳之内。目前的温室气体排放速度将在不到12年的时间里超出预算。

政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)最近发布的第六次评估报告(Sixth Assessment Report)指出,在1.5摄氏度的情景下,除了减少排放外,通常还需要使用二氧化碳去除和封存技术。联合国环境规划署在2017年表示,“如果不通过负排放技术从大气中去除碳,就无法在2100年之前将升温控制在1.5摄氏度以下。”

除了Noya之外,还有几家公司正在努力实现这一目标,他们在直接空气捕捉方面也有自己的改进。截至2020年,全球已经有15座电厂投入运行,每年共捕获约9900吨二氧化碳,而且更多的电厂还在建设中。9月8日,由两名瑞士企业家于2009年创立的Climeworks将在冰岛启动Orca工厂,该工厂旨在每年清除4000吨二氧化碳,并完成现场存储。Carbon Engineering公司成立11年,总部位于不列颠哥伦比亚省,已经开始在美国二叠纪盆地和苏格兰东北部设计两个大型设施,每个设施的二氧化碳捕获率高达每年100万吨。它们将在本十年的后五年完成。

目前,随着亚历山大家庭农场的数据滚滚而来,Noya仍在继续完善其捕获过程。与此同时,该公司正在物色更多的冷却塔。目前已有100多家企业在等候名单上签字,其中大多数是商业房地产公司,负责安装HVAC系统的建筑。桑托斯说:“我们从这个行业开始,因为冒险的意愿和产生大量二氧化碳的潜力混合在一起。”

“我们需要减排,而且必须立即行动。我们还需要在未来将二氧化碳从天空中清除出去,这正是我们建设的未来。”

正如诺亚的最新新闻稿所言:干掉一个,还有1999999个。

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