探索海洋碳封存技术:现状、问题与未来

 

目前海洋中约有40000GtC,是大气圈中碳总量的5倍,其碳封存潜力约为大气圈的40倍。因海—气界面的CO2交换过程缓慢且仅限于表层/次表层海水,故人们开始探寻用人工方法加快海洋碳封存过程及提升海洋吸收CO2的能力。海洋水柱能封存碳得益于以下3种机制。首先,海水中的碳主要以HCO-3形式存在,并与H2CO3、溶解态CO2和CO2-3构成相对稳定的庞大缓冲体系。如长期沉积于海底的碳酸盐可与其四周酸化的海水发生中和反应[18]。其次,随着深度的增加,CO2会变得比海水致密,从而达到重力稳定状态,即在海洋中存在负浮力带(NegativeBuoyancyZone,NBZ)。再次,若海水深度足够大且富含CO2,则笼形的水分子能将CO2吸附于其中并形成CO2水合物(CO2·5.75H2O),即存在水合物形成带(HydrateFormationZone,HFZ),从而有利于海洋碳封存。因水合物的生成过程为放热反应,故从热力学角度分析,该反应可自发进行。