地球工程能解決暖化嗎?學者:全都不可行

作者 | 發布日期 2016 年 02 月 18 日 15:58 | 分類 環境科學 , 生態保育 , 科技教育 follow us in feedly
FLICKR Mikael Miettinen

面臨全球暖化的重大危機,主流的呼籲是要減少碳排放,但也有人提出可訴諸更積極的作法,用大規模的所謂地球工程來快速減少二氧化碳,信奉者包括維珍集團(Virgin Group)的理察布蘭森(Richard Branson),他曾於 2007 年時懸賞 2,500 萬美元給開發出可在 1 年內移除 10 億噸二氧化碳的公司,但至今尚未有人領賞。目前,諸多地球工程想法大多被束諸高閣,而現在它們能實際執行的機率可能又要更低了,因為東英格蘭大學的學者菲爾威廉森(Phil Williamson)發表論文檢視了許多地球工程,結論是它們大多不可行。



菲爾威廉森表示,人類的確可能可用許多奇怪的方式來冷卻世界,許多看起來也在技術上可行,但是這些概念是否真能在大規模應用時實用,那是另外一回事,而會造成什麼副作用,又是另一個問題。菲爾威廉森審視目前提出的幾十種地球工程想法,其中沒有一個是切實可行的,在此先列出其中的 6 個項目。

  1. 將藻類與海藻所需的養分灑入大海

海洋是地球吸收二氧化碳的重要地帶,許多藻類在海中行光合作用吸收了不少二氧化碳,不過藻類生長需要一些諸如鐵質等養分,只有在海流擾動捲起養分處,藻類才能大量繁殖,於是有人想到,是否可以在海中人為的「施肥」,這樣藻類生長的領域就會大增,而能吸收更多二氧化碳。

這個想法雖然看似可行,但藻類會成為食物鏈的一部分,養出更多呼出二氧化碳的動物,或是最終死亡會腐敗分解又成為二氧化碳,結果只是徒勞一場。

不過,近來有其他研究發現,浮游藻類有不少死亡後會沉降到海底,如此一來等於把碳鎖在海底,這樣的話就有可能有比較確實的減碳作用。但即使如此,胡亂給藻類施肥,非常可能造成海洋生態大亂,風險太大。

  1. 以矽酸鈣鹽礦石來大量吸收二氧化碳

當二氧化碳溶在雨水中,成為碳酸,落在矽酸鈣鹽礦石上頭時,會發生化學反應,侵蝕岩石,溶解為鈣離子、碳酸氫根離子及二氧化矽,流入大海中後,由各種生物用以製成碳酸鈣與蛋白石(二氧化矽水合物)的殼或骨架,這是地球二氧化碳循環的一個重要環節。

有人想到,不妨遍地灑滿矽酸鈣鹽礦石,就能吸收掉很多二氧化碳啦!很不幸的是,純粹的數學問題阻礙了這個點子,因為要降低大氣 12% 的二氧化碳,就得需要在地球一半以上的面積、每平方公尺灑上 5 公斤重的岩石,要開採這麼多岩石,所需要的費用超過全球煤炭產業,高達 600 兆美元,更別說開採過程中會產生多少二氧化碳了,所以根本不可行。

  1. 以木炭入田的方式儲存碳,改善土壤一舉兩得

許多園藝家或農民將木炭混到土壤之中,以改良土壤讓植物長得更好,這啟發了一個地球工程的主意,因為木炭埋在土中等於把許多碳存在土裡,解決了碳捕捉之後不曉得要扔哪的問題,於是有人提出可以大量製造木炭用來改善土壤,同時讓農地成為儲存碳的場所。

木炭可改良土壤的原因,其中之一是含磷、鉀、鈣、硼等元素,此外木炭表面有無數的洞孔,本身又是無機物不會吸引分解有機物的細菌,能成為根瘤菌等固氮菌的良好居所,為植物提供養分,多孔洞也能吸住農藥與肥料,不易被雨水沖走,還能緩緩釋放達成濃度平衡,木炭的吸濕特性,則能吸水保持土壤水分,而木炭也能吸走土壤中有害的重金屬等。有這些諸多優點,因此木炭有時又稱為炭肥。

但是木炭儲碳還是不可行,因為木炭入田還有一個主要作用,就是黑色木炭可吸收太陽能,為土壤加溫,但這也同時跟想要減少暖化的目標背道而馳。如果木炭入田用來做為地球工程,占地之廣,整片黑壓壓田地吸收的熱量恐怕相當可觀,結果恐怕事與願違。

  1. 植樹造林

這是個很直觀的想法,種更多樹不就能減碳嗎?那麼就到處種樹,當樹木成長,等於把碳存在樹身,不是很簡單的道理嗎?

不過事情不是這麼簡單,若要以地球工程的規模進行,在原本沒有樹木的地區大量植樹,那會造成生態巨變,也會改變土壤與水的平衡,更可能影響雲的生成,經過模擬研究的結果,最後造成的暖化效應還更多。

  1. 使用生質燃料加上碳捕捉與碳儲存技術

農作物每天都行光合作用吸收不少二氧化碳,如果把作物做成生質燃料,燃燒的時候再以碳捕捉技術將二氧化碳收集起來,然後找個地方封存,不就能從大氣中移除許多二氧化碳了嗎?

這個想法雖然理論完整,但是生質燃料成本高,碳捕捉、碳儲存也是高成本,在經濟上很難接受;此外,若要有顯著影響,至少要有半個美國大的農地用來種植生質燃料作物,這在經濟上顯然不允許,更會排擠到糧食生產,更糟糕的是,種植作物使用肥料本身有可能增加溫室氣體。

  1. 二氧化碳吸收機

生質燃料的想法太過複雜了,那麼改用機器直接從大氣中吸收二氧化碳如何?許多計畫者以能吸收二氧化碳的化學物質為基礎,設計大型吸收二氧化碳的機器設備,你一定馬上聯想到這種化學吸收法聽起來跟前述矽酸鈣鹽礦石的想法雷同,的確,而且成本也跟矽酸鈣鹽礦石的想法雷同,也就是貴到不可行。

菲爾威廉森在論文中的結論是,地球工程若要能產生實際影響,必須要可實行、具成本效益,且能為社會所接受,但是目前的所有地球工程想法,都沒辦法具備上述三要素,有的辦法頂多滿足其中兩點,所以至少以目前來說,地球工程還僅是紙上談兵了。

(首圖來源:Flickr/Mikael Miettinen CC BY 2.0) 

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