(圖片來源:Jackson等人，2019年自然可持續(xù)性/藝術(shù)家:Stan Coffman)

利用稱為沸石(CUII和FEIV)的催化材料將甲烷(CH4)轉(zhuǎn)化為二氧化碳(CO2)的工業(yè)陣列概念圖。

一種看似違反直覺的方法——將一種溫室氣體轉(zhuǎn)化為另一種——有望使大氣中的甲烷濃度恢復(fù)到工業(yè)化前的水平。甲烷是全球變暖的一個強大驅(qū)動力。

一個相對簡單的過程可以幫助扭轉(zhuǎn)氣候變化的趨勢，同時帶來健康的利潤。這是斯坦福大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一份新論文中提出的一個充滿希望的設(shè)想，該論文強調(diào)了一個看似違反直覺的解決方案:將一種溫室氣體轉(zhuǎn)化為另一種。

這項研究發(fā)表在5月20日的《自然可持續(xù)性》雜志上，它描述了將極具威力的溫室氣體甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳的潛在過程，而二氧化碳對全球變暖的推動作用要小得多。有意向大氣中釋放二氧化碳的想法似乎令人驚訝，但作者認(rèn)為，用甲烷交換二氧化碳對氣候來說是一個重大的凈效益。

斯坦福大學(xué)地球、能源和環(huán)境科學(xué)學(xué)院地球系統(tǒng)科學(xué)米歇爾和凱文·道格拉斯普羅沃斯教授羅布·杰克遜是這項研究的主要作者。

其基本觀點是，一些甲烷排放源——例如水稻種植或牲畜——可能很難或代價高昂地消除?！傲硪环N選擇是通過去除甲烷來抵消這些排放，這樣就不會對大氣變暖產(chǎn)生凈影響，”該研究的合著者、斯坦福大學(xué)伍茲環(huán)境研究所(Stanford Woods Institute for the Environment)的佩里l麥卡蒂(Perry L. McCarty)主任克里斯菲爾德(Chris Field)說。

一個問題和一個可能的解決方案

2018年，甲烷的濃度達到了工業(yè)化前水平的2.5倍，其中約60%是由人類產(chǎn)生的。盡管大氣中二氧化碳的含量要高得多，但甲烷釋放后的頭20年里，其對氣候系統(tǒng)變暖的影響是前者的84倍。

大多數(shù)將全球平均氣溫穩(wěn)定在比工業(yè)化前水平高出2攝氏度的設(shè)想，都取決于減少進入大氣的二氧化碳總量和通過植樹或地下封存等方式消除大氣中已經(jīng)存在的二氧化碳的策略。然而，該研究的作者指出，去除其他溫室氣體，尤其是甲烷，可能提供一種互補的方法。他們指出，甲烷對氣候的影響過大。

大多數(shù)消除二氧化碳的方案通常假定在幾十年內(nèi)消除了數(shù)千億噸的二氧化碳，而且無法將大氣恢復(fù)到工業(yè)化前的水平。相比之下，研究人員稱，通過從大氣中去除約32億噸甲烷，并將其轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于幾個月全球工業(yè)排放的二氧化碳，甲烷濃度可以恢復(fù)到工業(yè)化前的水平。如果成功，該方法將消除迄今為止造成全球變暖的大約六分之一的原因。

甲烷的濃度很低，很難從空氣中捕捉到。然而，作者指出沸石，一種主要由鋁、硅和氧組成的晶體材料，本質(zhì)上可以像海綿一樣吸收甲烷?！岸嗫椎姆肿咏Y(jié)構(gòu)、相對較大的表面積以及在沸石中容納銅和鐵的能力，使它們成為捕捉甲烷和其他氣體的有希望的催化劑，”人文科學(xué)學(xué)院(School of Humanities and Sciences)化學(xué)教授埃德·所羅門(Ed Solomon)說。

整個過程可能會以一個巨大的精巧裝置的形式出現(xiàn)，電風(fēng)扇推動空氣通過充滿粉狀或顆粒狀沸石和其他催化劑的翻滾室或反應(yīng)器。作者認(rèn)為，被困住的甲烷可以被加熱，形成并釋放二氧化碳。

未來盈利

將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳的過程可能是有利可圖的，只要對碳排放定價或制定適當(dāng)?shù)恼?。按照大多?shù)相關(guān)評估模型的預(yù)測，如果本世紀(jì)碳補償?shù)氖袌鰞r格升至每噸500美元或更高，那么從大氣中去除的每噸甲烷的價值可能超過1.2萬美元。

一個足球場大小的沸石陣列每年可以產(chǎn)生數(shù)百萬美元的收入，同時還可以清除空氣中的有害甲烷。原則上，研究人員認(rèn)為，將更有害的溫室氣體轉(zhuǎn)化為更弱的溫室氣體的方法也適用于其他溫室氣體。

雖然在不久的將來，將大氣中的溫室氣體減少到工業(yè)化前的水平似乎不太可能，但研究人員認(rèn)為，有了這些策略，這是可能的。