响应低碳生活

响应低碳生活，二氧化碳处理的新构想

摘要：二氧化碳是环境的杀手，不断增多的排放量不仅使全球气温升高，而且导致气候变化异常。随著全球变暖意识的不断增强，很多工业化国家正在进行煤炭燃烧时减少二氧化碳废气排放的研究。尽管科学家已做出了种种努力，力求减少二氧化碳排入大气中的数量，但迄今仍收效甚微。人类活动不可避免地会产生出大量的二氧化碳，若不将其排入大气，那么这些气体将如何处理？

关键词：二氧化碳，处理

第一章 绪论

1.1 二氧化碳处理的背景及意义

1.2 本论文的主要内容

本论文主要就二氧化碳处理的方法进行比较及前景展望，同时对二氧化碳处理的新方法进行了创新开拓。本文归纳了二氧化碳的处理方法并对其进行比较，阐述了低碳生活对未来人类的意义，二氧化碳处理的原理方法及目前所遇到的科学技术、人力物力资源及人类思想观念等方面的阻碍，对未来生态环境以及相应经济文化发展的一系列人类社会发展做了详尽阐述。

第二章 二氧化碳的处理

2.1 已经实现的二氧化碳的处理

2.1.1 压缩类处理方法

17世纪初，比利时化学家范·海尔蒙特(J.B. Van. Helmont 1577～1644)在检测木炭燃烧和发酵过程的副产气时，发现二氧化碳。1757年，J. Black第一个应用定量的方法研究这种气体 。1773年，拉瓦锡(A. L. Lavoisier) 把碳放在氧气中加热，得到被他称为“碳酸”的二氧化碳气体，测出质量组成为碳23.5~28.9%,氧71.1~76.5%。1823年，迈克尔·法拉第(M. Faraday)发现，加压可以使二氧化碳气体液化。1835年，M. Thilorier制得固态二氧化碳(干冰)。1884年，在德国建成第一家生产液态二氧化碳的工厂。

现今二氧化碳的处理，压缩是应用最广泛，技术难度最低的一种处理方法。二氧化碳在高压下可液化甚至固化成为干冰，二干冰及也太二氧化碳在工业生产等等一系列领域都有重要用途，因此，二氧化碳压缩处理无疑是二氧化碳处理的首选。

2.1.2 源头类处理方法

地球上的二氧化碳主要来源是：（1）动植物和微生物的呼吸作用所排出的二氧化碳（2）早期碳酸类矿物分解生成的二氧化碳（3）人类文明发展到一定程度后，燃烧化石燃料生成的二氧化碳。

从来源处理二氧化碳的方法主要是倡导人类响应节能减排，减少化石燃料的使用，同时寻找新能源替代化石能源。

2.1.3 生物处理

大气中含约0.03%的二氧化碳，在一定浓度范围内，植物光合作用随二氧化碳浓度增加而增加。将二氧化碳收集并释放至雨林森林地带，或者应用于农业生产，将从来源上完美解决二氧化碳的处理问题。此项工程在某些农业发达国家已有使用。

植物光合作用

2.2 构想中的二氧化碳处理

2.2.1 压缩至深海

海洋在地球生态中具有巨大的绿肺功能,为此,有人提出让二氧化碳循环短路,即将燃料燃烧产生的二氧化碳收集后直接导入海洋中。这样,在很大程度上可以避免二氧化碳产生的温室气体效应。海洋储存尤其是深海储存是有可能实现大规模长期储存二氧化碳的理想方式,但涉及技术经济、环境影响等一系列复杂的问题有待解决,故目前尚处于探索阶段。

二氧化碳海水压缩处理

2.2.2 地下存储

地下存储包括不可采煤层储存、采空的油气层储存、强化采油回注储存、深部盐水层储存等多种方式。总体而言,这些利用天然储层的储存方式比较安全可靠,不仅应用上较灵活,而且也有较充裕的储存能力,故这是当前(石油、天然气生产企业)最主要的开发方向。

瑞典瓦滕法尔能源公司（Vattenfall）希望通过一个德国在建的试点项目证明这一想法。如果成功，这将成为世界上首个无碳排放的发电设施。该设施耗资 6,200 万美元，建成后可发电 3,000 万瓦，预计将于 2008 年年中投入使用。它利用了氧燃料技术，以纯氧替代空气与煤燃烧，使排出的气体不含氮，并且易于清洁和储存。一旦位于柏林南部黑泵工业园区（Schwarze Pumpe）的工厂全面开工，将按计划把二氧化碳压缩成固态并注入距地表约 1,000 米处的多孔岩石中。随著时光推移，二氧化碳预计将沉入、溶解于含盐蓄水层，并矿物化为碳酸盐。

二氧化碳在地层内演化

2.2.3 膜分离吸附

膜分离法是利用某些聚合材料制成的薄膜,对不同气体的渗透率不同来分离气体的。

用于二氧化碳分离的膜材质主要有:醋酸纤维、乙基纤维素、聚苯醚及聚砜等,近年来有些性能优异的新型膜材质正不断涌现,如聚酰亚胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜复合膜、含二胺的聚碳酸酯复合膜、丙烯酸酯的低分子含浸膜等,均表现出优异的二氧化碳渗透性。

日本Yamaguchi大学的研究无机膜（一 种沸石膜）,在200℃时CO2/N2 选择性大于100,可初步用于分离电厂尾气中的二氧化碳。

膜分离吸附法对于包括二氧化碳在内的多种污染气体，如氮氧化物，二氧化硫，三氧化硫等多种气体处理有良好效果，但高昂的成本以及高难度的技术难关为这种处理方法打了折扣！

2.3 二氧化碳处理的新构想

2.3.1 人工光合作用

植物光合作用是指植物细胞叶绿体内，经植物固定的二氧化碳在一系列酶的催化作用及光能提供能量的条件下，与水作用生成糖类等有机物的过程。人工光合作用的前提是对于植物固碳作用及光合作用的机理了解透彻，

这一方面的技术

难关已经攻克。而人工光合作用，这是将植物固定二氧化碳的过程搬到植物体外的载体上进行。在一块特殊材料制成的反应板上，有固碳作用需要的一系列酶，将空气中二氧化碳固定为糖类后，再辅以发酵技术产生能源或者生成其他有机物返回自然界完成碳循环，或者用以装置的部分供能。这种放生处理方式想必将成为未来生物化学乃至多个科学层面的最高级研究课题。但生物机理确是人类一直探寻的，甚至只解开冰山一角的领域，而生化反应所需的苛刻条件，生物酶的多边性，都是这种处理方法面临的难以逾越的障碍！

2.3.2 原子、分子领域的重拍

任何物质，都是由分子，原子乃至更小的粒子所组成。而物质之间的反应，也是分子层面的相互作用。当我们能控制个体时，我们能做出各种动作；当我们能控制组织时，我们能完成移植手术；当我们能控制细胞时，我们能通过发酵得到各种药品，染料；当我们能控制基因时，我们能制造符合要求的生物；而当我们能控制分子，原子乃至更小粒子，并完全了解其奥秘的时候，我们就能控制所有！！二氧化碳等污染物将不再棘手，控制其分解为碳与氧即可，碳与氧对于人类的作用，不言而喻！但世界不可能有只得不失的情况，当我们控制二氧化碳分解时，破坏化学键所需的能量也十分惊人。分子，原子的奥秘，将是人类解开世界真是面目的最终极途径！

第三章 二氧化碳处理的成功案例

挪威Statoil公司开发的Sleipner天然气田CO2封存项目，处理能力约为每天2,800t。

加拿大的Weyburn项目，每年注入的CO2约为150万t。

阿尔及利亚的In Salah项目,也是将从天然气中分离的CO2注入地下,年处理量约为120万t。

第四章 未来前景与展望

创新是人类前进的动力，未来必将是各种新型技术以及创新人才大兴起的时代。在人类以牺牲环境换取社会进步的前提下，环境问题的处理必将是未来人类科技发展的主流方向，二氧化碳处理仅仅只是所有环境问题中的很小一方面，在科技兴起，技术创新的新科技时代，人类必将拥有与环境和谐共处的美好未来！

三峡大学创新论文

响应低碳生活——二氧化碳处理的新方法 院系：水环学院工程管理系 班级：20111154

姓名：熊梦薇 学号：授课老师：雷进生

日期：2012年4月01日