加州大學(xué)伯克利分校的研究人員提出一種新型碳封存解決方案：將鹽漬生物質(zhì)埋在設(shè)計(jì)好的生物填埋場的干燥環(huán)境中，封存已經(jīng)由植物光合作用固定的碳。這項(xiàng)研究論文發(fā)表在開放期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

研究人員將這種特殊的方法稱為農(nóng)業(yè)封存，用鹽來抑制微生物活動、阻止生物分解，使埋藏的生物質(zhì)保持干燥，從而穩(wěn)定封存所有生物質(zhì)碳。

論文主要作者、加州大學(xué)伯克利分校電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系研究生院教授埃利·雅布羅諾維奇(Eli Yablonovitch)表示，這種方法可實(shí)現(xiàn)碳負(fù)排放，有可能改變當(dāng)前的局面。“我們認(rèn)為，合理布設(shè)這種方案可以100%解決氣候危機(jī)，而且成本可控。如果在全球范圍內(nèi)實(shí)施，這種負(fù)碳封存方法有可能消除當(dāng)前以及前幾年排放到大氣中的二氧化碳。”

與以往實(shí)現(xiàn)碳中和的方案不同，農(nóng)業(yè)封存尋求的不是碳中和，而是凈負(fù)碳。根據(jù)這篇論文，每公噸干燥的生物質(zhì)就有可能封存約2噸二氧化碳。

掩埋生物質(zhì)以封存碳的方案越來越受歡迎，創(chuàng)業(yè)公司也在嘗試掩埋各種植物以及木材。但確保地下生物質(zhì)的穩(wěn)定性是一個挑戰(zhàn)，雖然儲存環(huán)境中沒有氧氣，但厭氧微生物仍然可以存活，能夠?qū)⑸镔|(zhì)分解為二氧化碳和甲烷，因此這種封存方法充其量只能達(dá)到碳中性。

但一切生命都需要一樣?xùn)|西：水分。通過“水活性”來衡量環(huán)境中的水分，該值類似于相對濕度。如果內(nèi)部水活性低于60%，所有生命活動都將停止，這是農(nóng)業(yè)封存解決方案的基礎(chǔ)。

該論文的共同作者、電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系研究員哈里·德克曼(Harry Deckman)表示：“以自然和農(nóng)業(yè)為基礎(chǔ)的技術(shù)最近很流行，這些技術(shù)在長期封存方面存在重大問題。我們提出的農(nóng)業(yè)封存方法可以將碳封存在干燥的鹽漬生物質(zhì)中數(shù)千年，并保證其穩(wěn)定性，與其他空氣捕獲技術(shù)相比，成本更低，固碳效率更高。”

除了具有長期穩(wěn)定性，亞布洛諾維奇和德克曼的農(nóng)業(yè)封存方法極具成本效益。對于農(nóng)業(yè)和生物填埋方案，捕獲和封存每噸二氧化碳的成本為60美元。相比之下，一些直接空氣捕獲和二氧化碳?xì)怏w封存策略的成本為每噸600美元。

這種解決方案也可以在不占據(jù)糧田的情況下擴(kuò)大規(guī)模。該技術(shù)使用的很多生物質(zhì)作物可以種植在牧場和林地邊緣，甚至可以種植在休耕的農(nóng)田上。

農(nóng)民收割這些生物質(zhì)作物，將其曬干，然后埋在農(nóng)業(yè)區(qū)的干燥生物填埋場中，填埋場位于地下數(shù)十米處，不會受到人類活動和自然災(zāi)害的影響。 填埋區(qū)只占農(nóng)業(yè)區(qū)的一小部分(0.0001%)，換句話說，1公頃的生物填埋場可以掩埋1萬公頃的生物質(zhì)。此外，填埋場的頂部表面可以在事后恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

亞布洛諾維奇和德克曼估計(jì)，將現(xiàn)有農(nóng)田轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)農(nóng)業(yè)大約需要一年的時間，而缺乏農(nóng)業(yè)所需基礎(chǔ)設(shè)施的未開墾土地，則需要更長的時間。生物質(zhì)作物在一個生長季節(jié)內(nèi)即可收割和封存。

研究人員計(jì)算出，利用這種方法封存世界上一半的溫室氣體(每年約200億噸二氧化碳)，需要占據(jù)世界上五分之一的耕地或十五分之一的土地面積(包括所有農(nóng)田、牧場和森林)。根據(jù)他們的報告，土地占地面積與政府間氣候變化專門委員會的許多溫室氣體減排模型(生物質(zhì)生產(chǎn)相關(guān))所需總面積相同或更小。