2010年9月24日

利用海洋儲存二氧化碳

作者/陳鎮東(任教中山大學海洋地質及化學研究所)

目前燃燒化石燃料所產生的二氧化碳,只有約一半保留在空氣中。海洋每年吸收22億公噸左右的碳,由於海洋中的碳總量高達39兆公噸,約為大氣中的50倍,以及陸地植物及泥土中所含碳的20倍,因此海洋只要增加其碳儲存庫的2%(7800億公噸,也就是目前大氣中全部的二氧化碳的碳量),就可以把二氧化碳所導致的溫室效應問題延遲幾百年。

利用海洋儲存二氧化碳的方式可分成兩大類:第一大類是利用海水中增殖的藻類來吸收二氧化碳。這種方法大致上又分兩種:一種是在大洋中所謂的「高營養鹽–低葉綠素地區」添加鐵。這些地區雖有足夠藻類生長所需要的氮、磷及矽,但是因為缺鐵,所以藻類長得不多。一旦在海面上灑了鐵之後,要不了幾天的功夫,藻類即大量繁殖並吸收二氧化碳。理想狀況下,等藻類死亡後,即帶著所吸收的碳往下沉,遠離大氣圈。

另一種增殖藻類的方法,則是在近岸地區,利用人工湧升流將飽含營養鹽的深層水打到表層陽光充足的地方。由於近岸地區一般較不缺鐵,因此深層水打到透光層後,藻類即可大量繁殖、吸收二氧化碳。台灣東岸適合發展海洋溫差發電,由於深海海水中富含營養鹽,因此亦可利用發電後之深海水來養殖藻類,不但吸收二氧化碳,還可供作海洋牧場的餌料。

第二大類利用海洋儲存二氧化碳的方式是先回收二氧化碳,再加以棄置。科學界於1970年代開始,就已經分析從燃煤火力發電廠回收及丟棄二氧化碳的可行性。當年認為如果要清除火力發電廠煙囪內氣體中的二氧化碳,需要花費相當於約40%的發電能量;如果將煤的燃燒改在純氧中進行,則可以免除清除雜質的步驟。但是要供應氧氣還是會用掉相當於30%的發電能量。

在二氧化碳回收後,可用不同的方法處理、棄置。例如工業界本來就會用二氧化碳製造乾冰,或用高壓打到油井中,幫忙擠出小裂隙中的石油。不過這些使用量很小,碳酸飲料中打入的二氧化碳,使用量就更微不足道了。而使用量較高的方式,是利用高壓把二氧化碳儲存在廢棄的油井中,可能可以儲存超過400億公噸的碳;空的天然氣井體積又比空的油井大,可以儲存超過800億公噸的碳;而把二氧化碳打到地下蓄水層中,令其溶入地下水中,有可能儲存900億公噸的碳。不過這些與海洋相比,則又顯微不足道了。

單純從學理推論(在此不計對生態環境的衝擊及成本),如果要讓全部海水飽和的話,需注入2×10^16公噸的碳,將近當前化石燃料排放量的300萬倍!當然,就算只考慮對海洋生物及珊瑚礁的影響,也不可能會把二氧化碳注入淺海中。因此目前只認為深海是有效的二氧化碳儲存所。壓縮的二氧化碳氣體,可以直接注入到一個不會形成氣泡之深度的海水中。【更詳細的內容,請參閱第489期科學月刊】

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