鋼鐵及水泥生產的鹼性廢水可每年捕獲 3,000 萬噸 CO2

德國科學家最近發現,鋼鐵和水泥生產過程中的鹼性廢水能夠捕捉二氧化碳(CO2),每年有潛力從大氣中去除數千萬噸的溫室氣體。這項研究由位於漢堡附近的赫爾穆茨中心(Helmholtz-Zentrum Hereon)進行,發現鹼性工業廢水可以安全地結合並儲存 CO2,成為一種有前景的長期碳封存解決方案。研究小組的方法基於一個基本的化學原理,即中和反應,利用 CO2 來處理鹼性廢水,然後再進行排放。赫爾穆茨中心碳循環研究所的教授赫爾穆斯·托馬斯(Helmuth Thomas)博士表示:「我們的過程基本上是基於一種許多人會記得的化學反應——酸對鹼的中和。」

《巴黎協定》設立了目標,要求全球氣溫比工業化前水平低於兩攝氏度,最好是低於 1.5 攝氏度。該協定於 2016 年簽署,但儘管有這些目標和效率措施,全球 CO2 排放量仍在上升。雖然太陽能和風能正在擴張,但尚未能夠阻止,更遑論逆轉不斷增長的排放。為了解決這一問題,德國研究小組轉向了一種自然過程——岩石風化,這一過程已經調節大氣中的 CO2 數十億年。這一方法將 CO2 結合成碳酸鹽(如小蘇打),然後由岩石運輸至河流和海洋,從而長期捕獲這些氣體。

當二氧化碳溶解在水中時,會形成碳酸。這種弱酸可以與鹼性液體反應,包括工業廢水,形成碳酸氫鹽。這種方式能夠長期在水中結合 CO2,防止其重新進入大氣。托馬斯解釋道:「這些鹼性廢水在水泥或鋼鐵生產中產生的數量巨大。直到現在,這些廢水都是用硫酸或鹽酸進行中和處理,這樣做卻完全浪費了它們的 CO2 結合潛力。」

利用 CO2 處理鹼性廢水可在工業規模上結合大量的 CO2 作為碳酸氫鹽。根據團隊的計算,如果全球的鹼性工業廢水能夠以這種方式重新利用,則每年可捕獲約 3,000 萬噸的 CO2。這一過程所需的額外能量較少,且可以整合到現有的工業系統中。托馬斯在新聞稿中透露:「值得一提的是,所需的技術已經可用。」研究小組補充道,結果顯示這種中和 CO2 的方式是值得的,尤其是因為設施的能耗較低。

此外,與某些依賴於運輸和分散大量粉碎岩石的碳去除策略不同,這種方法完全在現場運行,消除了主要的後勤障礙,並能夠精確監測捕獲和儲存的 CO2 數量。這同時避免了不確定性。例如,在海洋中散佈礦物粉末會引發對其效果和環境影響的擔憂,而工業系統則在受控條件下運行,確保在排放前的結果一致和安全的 pH 值。該研究已發表在《環境科學技術快報》期刊上。

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