降低溫室效應(yīng)的有效方法：水泥廠回收效果增倍
太陽(yáng)能量主要以光的形式到達(dá)地球，其中大部分被吸收，并通過(guò)各種方式轉(zhuǎn)化為熱量，熱量最后以紅外(熱)輻射形式從地球再輻射出去。在大氣層中，氮和氧所占的比例是最高的，它們都可以透過(guò)可見(jiàn)光與紅外輻射。二氧化碳對(duì)光輻射沒(méi)有阻礙，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過(guò)，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進(jìn)來(lái)容易出去難。大氣中的二氧化碳越多，對(duì)地球上熱量逸散到外層空間的阻礙作用就越大，從而使地球溫度升高得越快，這種現(xiàn)象就叫做溫室效應(yīng)。
如今，公眾將二氧化碳減排的希望更多地寄托于技術(shù)。2007年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的一項(xiàng)重要研究認(rèn)為：對(duì)美國(guó)和中國(guó)這類儲(chǔ)碳量豐富的國(guó)家來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的促成技術(shù)能夠讓這些國(guó)家在燃燒其豐富的化石燃料的同時(shí)，減少二氧化碳排放量。但是，這類技術(shù)價(jià)格昂貴。幾位專家估計(jì)，目前每捕獲和儲(chǔ)藏1噸二氧化碳的費(fèi)用是60美元。因此，除非有法律或法規(guī)的強(qiáng)制作用，如二氧化碳稅等，否則，燃煤電廠不太可能大規(guī)模地采納這些技術(shù)【1】。
目前從世界各國(guó)看，二氧化碳捕集與封存（CCS）技術(shù)被認(rèn)為是短期之內(nèi)應(yīng)對(duì)全球氣候變化最重要的技術(shù)之一。該技術(shù)是通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳捕捉起來(lái)，使之不排放到大氣中，再經(jīng)過(guò)壓縮、運(yùn)輸，將其封存在枯竭的油田和天然氣井或者其他安全的地下場(chǎng)所，以備適時(shí)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。但該技術(shù)成本大，風(fēng)險(xiǎn)也大。而推廣二氧化碳的再利用可能更現(xiàn)實(shí)。
除了將捕集的二氧化碳埋起來(lái)封存外，還有沒(méi)有其他辦法將收集到的二氧化碳進(jìn)行處理呢？中國(guó)工程院院士金涌在近日召開(kāi)的第九屆中國(guó)經(jīng)濟(jì)論壇上提出了一個(gè)建議：從中國(guó)的情況來(lái)看，推廣二氧化碳的再利用可能更現(xiàn)實(shí)【2】。
降低大氣二氧化碳濃度的有效方法
金涌認(rèn)為，我們開(kāi)展碳利用的空間很大。比如我國(guó)水泥年產(chǎn)能約13億噸，占全球的一半左右。這里面就存在很大的二氧化碳再利用空間。金涌的思路是，燒水泥的時(shí)候分解碳酸鈣，會(huì)生成大量的二氧化碳，再將二氧化碳耦合一個(gè)碳變成一氧化碳的放熱反應(yīng)，不完全燃燒一部分碳，生成一氧化碳。同時(shí)用熱量把二氧化碳通過(guò)碳還原成一氧化碳，這樣就可以把生產(chǎn)水泥過(guò)程中釋放的二氧化碳變成一氧化碳。一氧化碳再往下利用，可以與氫合成甲烷、甲醇，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外正在研究用甲醇做乙烯、丁烯、丙烯。我們可以先做甲醇，用甲醇做乙烯、丙烯、丁烯，同時(shí)也可以用甲醇做甲苯、乙苯、二甲苯。如果“三烯”、“三苯”都可以這樣做的話，我們就可以把大量的二氧化碳儲(chǔ)存在材料里面，起碼可以減緩幾十年。這是一個(gè)組合拳，通過(guò)過(guò)程的組合，通過(guò)再利用，達(dá)到減排的目的【2】。
用水泥和二氧化碳可以制成二氧化碳空心磚，成為具有更好保溫性能的保溫建筑材料。二氧化碳?xì)怏w填充到雙層保溫玻璃窗中，即可以達(dá)到增強(qiáng)保溫效果，又存儲(chǔ)了二氧化碳。
值得指出的是，水泥的燒制和使用過(guò)程是一個(gè)互逆的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，前一個(gè)過(guò)程釋放二氧化碳，是吸熱反應(yīng)；后一個(gè)過(guò)程吸收二氧化碳，是放熱反應(yīng)。在兩個(gè)過(guò)程中，向大氣排放二氧化碳的總和為零，兩個(gè)過(guò)程不可分割，與化石燃料使用完全不同。所以，水泥生產(chǎn)不是二氧化碳高排放行業(yè)。把水泥企業(yè)計(jì)入大氣二氧化碳濃度增加源是不科學(xué)的，向水泥企業(yè)征收“二氧化碳排放稅”也是不合理的【3】。
合理利用燒制水泥過(guò)程中釋放的二氧化碳，可以直接減少向大氣排放二氧化碳，達(dá)到減排的目的；水泥使用過(guò)程中吸收二氧化碳，是消耗大氣中二氧化碳的過(guò)程，達(dá)到降低大氣二氧化碳濃度的目的。因此，回收燒制水泥過(guò)程中釋放的二氧化碳，是一個(gè)降低大氣二氧化碳濃度的有效方法。
提高水泥燒制過(guò)程中的二氧化碳回收技術(shù)，實(shí)際上就是提高降低大氣二氧化碳濃度的技術(shù)，是一項(xiàng)大有可為的降低溫室效應(yīng)的科學(xué)技術(shù)。
自然界溫室氣體的消長(zhǎng)過(guò)程
900萬(wàn)年前，地球非常暖和，以至于鱷魚(yú)這樣的熱帶生物曾經(jīng)在北極圈內(nèi)生存和繁衍。當(dāng)然，地球并不總是那么炎熱，在某些時(shí)候，它也異常寒冷，冰塊覆蓋了大半個(gè)地球。
為什么地球會(huì)在兩種極端的氣候之間徘徊？科學(xué)界的主流意見(jiàn)是，二氧化碳是主導(dǎo)者。過(guò)去10億年中，伴隨著炎熱的氣候的是大氣中高含量的二氧化碳，反之亦然。當(dāng)然，凡事總有例外，極少量的研究證明，在某些時(shí)期，二氧化碳含量高時(shí)，氣候也極其寒冷；而氣候變得炎熱時(shí)，二氧化碳的含量反而異乎尋常地高。
綜合了各種不同的證據(jù)和線索，一幅連續(xù)的地球溫度變化圖形成了。冰川期偶爾出現(xiàn)，在地球發(fā)展史上冰期的時(shí)間只占整個(gè)地球歷史時(shí)期的十分之一左右，而絕大部分時(shí)間是處于溫暖期。實(shí)際上，在地球的歷史中，曾經(jīng)存在著比現(xiàn)在更炎熱的時(shí)期。
1981年，賓夕法尼亞州立大學(xué)的吉姆·卡斯汀(JimKasting)提出，地球的氣候保持相對(duì)的穩(wěn)定，要?dú)w因于二氧化碳——地球的溫度調(diào)節(jié)器。地球存在一個(gè)漫長(zhǎng)的碳循環(huán)：一些二氧化碳，以有機(jī)物或碳酸鹽巖的形式，埋在地表的深處一段時(shí)間，最終通過(guò)火山爆發(fā)釋放到大氣中。
碳循環(huán)的第一步是碳酸鹽巖石的形成，當(dāng)二氧化碳和硅酸鹽巖石發(fā)生反應(yīng)時(shí)，碳酸鹽巖石就形成了，這個(gè)過(guò)程被稱為侵蝕或風(fēng)化？ㄋ雇≈赋，風(fēng)化的進(jìn)度取決于溫度。當(dāng)這個(gè)星球很炎熱時(shí)，風(fēng)化的速度加快，將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)移到地表深處，讓大氣中的二氧化碳含量下降，地球的溫度也就隨之下降。當(dāng)整個(gè)星球陷入嚴(yán)寒時(shí)，風(fēng)化變得很慢，但是火山會(huì)將埋在地表的二氧化碳釋放到大氣中，所以二氧化碳的含量最終還是在上升。
盡管任何因素都可能影響到氣候的變遷，從地球軌道的變動(dòng)到大陸板塊位置的變化，但溫室氣體的含量尤其是二氧化碳含量是最為重要的因素【4】。
大氣中二氧化碳的減少，除無(wú)機(jī)的二氧化碳和硅酸鹽巖石發(fā)生反應(yīng)外，還有有機(jī)的綠藻、綠色植物光合作用的結(jié)果。覆蓋全球的熱帶雨林顯然是消耗大氣中二氧化碳的重要因素。
全球氣候冷暖的變遷不是單向的，而是互相創(chuàng)造彼此轉(zhuǎn)化的條件：當(dāng)整個(gè)星球陷入嚴(yán)寒時(shí)，風(fēng)化變得很慢，綠色植物也變得很少，但是火山會(huì)將埋在地表的二氧化碳釋放到大氣中，所以二氧化碳的含量最終還是在上升；當(dāng)這個(gè)星球很炎熱時(shí)，風(fēng)化的速度加快，熱帶雨林也快速增長(zhǎng)，將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)移到地表深處，形成碳酸鹽和石油等化石燃料，讓大氣中的二氧化碳含量下降，地球的溫度也就隨之下降。
水泥在使用過(guò)程中吸收二氧化碳的證據(jù)
歷史記錄表明，減少大氣中二氧化碳的濃度，最有效的方法是植樹(shù)造林，利用藻類、綠色植物的光合作用來(lái)吸收二氧化碳。水泥在使用過(guò)程中吸收二氧化碳，相當(dāng)于“二氧化碳和硅酸鹽巖石發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鹽巖石”。因而也是有歷史證據(jù)的有效方法。
除綠色植物外，提高水泥燒制過(guò)程中的二氧化碳回收技術(shù)，大量使用水泥制品，是減少大氣中二氧化碳濃度最有效的方法。
參考文獻(xiàn)
1．王丹紅。美國(guó)巨額研究經(jīng)費(fèi)用于處理二氧化碳。2009年03月04日11:30來(lái)源：《科學(xué)時(shí)報(bào)》。http://scitech.people.com.cn/GB/8904495.html
2．肖化。二氧化碳：埋起來(lái)還是用起來(lái)？來(lái)源：中國(guó)化工報(bào)。日期：2010-1-11。http://www.cpcia.org.cn/html/news/20101/71722_5186.shtml
3．楊學(xué)祥，楊冬紅.二氧化碳的新用途：水泥廠不是高排放企業(yè).發(fā)表于2010-8-289:02:07科學(xué)網(wǎng)。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=356948
4．失控的二氧化碳。2010-08-2107:28:23 來(lái)源:南都周刊(廣州)。http://focus.news.163.com/10/0821/07/6EJHM6OT00011SM9.html
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