低碳能源技術(shù)創(chuàng)新思維：以碳排放資源化為例

發(fā)布時間：2023-06-13 13:08:17

導(dǎo)入語：您能看到這個地方，可見您還是對我們的資訊感興趣滴。歡迎關(guān)注我們的公眾號：能源動力減排技術(shù)創(chuàng)新和喜馬拉雅微電臺：新能源新動

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關(guān)鍵詞：碳排放、碳捕集、碳資源化利用、溫室效應(yīng)、溫室氣體

人類碳排放主要來自于化石燃料的使用以及其他工業(yè)生產(chǎn)。煤炭、天然氣、石油、水泥產(chǎn)生的碳排放在1960～2012年間的累計排放量占總排放量的比例依次為39.2%、17.2%、40.5%、3.1%。2012年的比例依次為42.8%、19.0%、33.0%、5.2%。從上述數(shù)據(jù)得知化石燃料能源生產(chǎn)和利用的碳排放占排放量2/3，因此一般性認(rèn)為減少碳排放的出路是減少石化燃料消耗！

能源是經(jīng)濟(jì)增長的基礎(chǔ)，所有的發(fā)展中國家都面臨兩難境地，既要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，又要應(yīng)對、減緩氣候變化。在現(xiàn)有理念和技術(shù)條件下，如果減少碳排放，就意味著它們要承擔(dān)經(jīng)濟(jì)放緩甚至停滯的巨大成本。這無論從現(xiàn)實和道義上都講不通。對于中國特別不是一件容易的事情。即使采取較積極的能源政策，包括提高可再生能源和油氣等清潔能源的比例，到了2020年我國煤炭消費仍占約60%。

本文將通過用一種新的角度對碳排放現(xiàn)狀進(jìn)行重新分析，提出系列創(chuàng)新理論來減少碳排放、加大碳固定，并以資源化高效利用來保證減排全過程的市場化動力，實現(xiàn)可持續(xù)的碳資源循環(huán)利用和經(jīng)濟(jì)的低碳發(fā)展。

碳排放現(xiàn)狀成因的創(chuàng)新分析

現(xiàn)在學(xué)術(shù)界認(rèn)為森林、海洋吸收二氧化碳的能力是有限的，只能吸收人類活動新增排放的很小一部分。但事實上，人類活動產(chǎn)生的碳排放和自然界本來已有的碳循環(huán)總量相比只占很小的一部分【2】。僅僅土壤碳呼吸過程中對環(huán)境的碳排放就達(dá)到3000~5000億噸，是人類每年約500億噸碳排放的8~10倍【3】。在2010年時，這個比例曾經(jīng)是12~16倍。每年全球由于毀林造成碳循環(huán)破壞所產(chǎn)生的二氧化碳排放與同期化石燃料燃燒釋放量相當(dāng)【1】，也能證明這一觀點

我們也都知道，不論是陸生植物還是水生植物或藻類，都是碳水化合物，絕大多數(shù)植物的碳元素的唯一來源就是二氧化碳，植物每生成1kg干物質(zhì)就要消耗二氧化碳約1.6kg。在進(jìn)行無土栽培植物的過程中，只要營養(yǎng)液中有少量必要的無機(jī)鹽，不需要任何有機(jī)物，也就是說不需要碳元素，就可以完全保證植物正常生長發(fā)育。那么我們在糧食作物種植的過程中施的有機(jī)肥為什么能促進(jìn)作物生長發(fā)育呢？其作用主要是有機(jī)物在微生物作用下分解產(chǎn)生二氧化碳和熱量。沒有有機(jī)肥，作物不是不能生長，而是長不好，究其原因也是沒有足夠的二氧化碳來進(jìn)行高效率的光合作用。試驗研究表明，人類生產(chǎn)生活的環(huán)境大氣的二氧化碳濃度約在100-2000ppm（0.01%~0.2%）內(nèi)，作物產(chǎn)量隨二氧化碳濃度增加而提高。如果把二氧化碳濃度降到50ppm，光合作用就會停止。生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)溫室大棚中夜間二氧化碳?xì)怏w因植物呼吸作用和土壤有機(jī)物分解釋放的積累，達(dá)到較高水平，在日出前一般都在600ppm~1500ppm之間，日出后作物開始光合作用，溫室內(nèi)二氧化碳濃度迅速下降，如果沒有充足的補(bǔ)充，2小時左右二氧化碳濃度將降至100ppm以下，作物處于二氧化碳饑餓狀態(tài)!

一般認(rèn)為植物光合作用最適宜的二氧化碳濃度是800ppm~1500ppm，溫棚中噴施二氧化碳，將空氣中二氧化碳濃度從野外平均濃度200ppm，提高到1200ppm，即達(dá)到或接近我們辦公室內(nèi)的二氧化碳濃度，不同品種農(nóng)作物的生長速度和產(chǎn)量提高了60%~200%。也就是說提高二氧化碳的濃度可以大大改善植物光合作用的條件，促進(jìn)光合作用，改善植物的養(yǎng)分合成和加工。當(dāng)然，也意味著植物固定二氧化碳的能力成倍增加。

顯然，大自然植物的主要碳元素來源，不是依靠人類活動提供，植物吸收、再利用的碳元素主要來自其附近土壤因其含有的有機(jī)物分解，釋放的二氧化碳。通過空氣對流、擴(kuò)散帶來的二氧化碳只是占有很小的比例，即便是地球大氣層二氧化碳濃度上升50%，從280ppm達(dá)到現(xiàn)在的約380ppm，這個濃度還是難以讓植物的光合作用有大的變化。因此，靠增加水生、陸生植物面積來大幅度增加環(huán)境固碳能力的思路是行不通的。人類對自然環(huán)境碳循環(huán)的影響，更多體現(xiàn)在對環(huán)境產(chǎn)生的干擾，比如砍伐大量森林樹木并運離森林、雨林，嚴(yán)重影響陸生植物的碳循環(huán)；在海洋中大量過度捕撈，運離海洋到陸地人類環(huán)境消費，破壞海洋原有碳循環(huán)，產(chǎn)生一系列的海洋生物鏈破壞。

我們曾經(jīng)到數(shù)個化工廠調(diào)研，這種工廠通常都有大量的二氧化碳排放，規(guī)模都達(dá)到每小時數(shù)十、數(shù)百噸碳排放。交流中，工廠的朋友都不約而同說到一個現(xiàn)象，工廠建成開工短短幾年內(nèi)，周邊小環(huán)境、小氣候發(fā)生很大改觀，沒有進(jìn)行人工的特殊干預(yù)，不毛之地很快變得郁郁蔥蔥，風(fēng)調(diào)雨順。感覺植物非常容易生長、發(fā)育。我們分析，這應(yīng)該就是二氧化碳“氣肥”起到的“意外”作用。

因此，我們大膽的提出一個結(jié)論：自然界的植物碳匯的潛力是巨大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類活動產(chǎn)生的排放。森林植被破壞能造成碳排放快速增加，而通過植樹種草產(chǎn)生的碳固定效果則是緩慢和長期的。利用、影響、恢復(fù)碳循環(huán)來解決碳排放問題，遠(yuǎn)比通過減少石化燃料消耗、化學(xué)利用二氧化碳、直接物理存貯封存、增加森林植被面積吸收等方式更快速有效。

讓我們把人類產(chǎn)生的碳排放盡可能“捕集”起來，輸送到海洋、森林、草原，農(nóng)田、溫棚里去，盡可能還給大自然，造成局部二氧化碳濃度大幅度增加，影響碳呼吸、碳循環(huán)過程，讓水生、陸生植物固碳的作用成倍提高，同時也促進(jìn)植物的快速生長，農(nóng)作物產(chǎn)量也大幅度增加，生物鏈從底層開始恢復(fù)，實現(xiàn)低碳、減排、增效、環(huán)保多贏的局面。

碳排放來源的創(chuàng)新控制

我們現(xiàn)在還有必要分析一下人類工業(yè)化過程產(chǎn)生大量碳排放的歷史成因。即使到了今天，工業(yè)領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ钪卸及雅欧哦趸籍?dāng)成一件理所當(dāng)然的事，如化工廠、水泥廠、酒廠、火電廠等均是排放二氧化碳的集中“大戶”。進(jìn)行環(huán)境評價的時候，排放物里面如果沒有特殊化合物，如硫化物、氮氧化物、粉塵即達(dá)到清潔排放的標(biāo)準(zhǔn)，排放物含有二氧化碳、水蒸氣、熱量其實都是局部環(huán)境空氣的增量和干擾，也將影響局部環(huán)境指標(biāo)，本應(yīng)同樣得到處理。

每個鍋爐都有煙囪，煤炭燃燒后碳排放成為習(xí)慣，但是仔細(xì)分析一下，煤炭的燃燒過程是一個化學(xué)反應(yīng)過程，在生成近4倍重量二氧化碳的同時，釋放燃燒熱。排放的二氧化碳其實是比燃燒過程釋放的熱更有價值的資源，目前市場批發(fā)價每噸高達(dá)500~800元，淘寶零售價更達(dá)到每噸一萬元。化學(xué)產(chǎn)物的價值比釋放的熱能價值高2~3倍，人們長期以來都是抓了燃燒熱這個“芝麻”，扔了燃燒化學(xué)產(chǎn)物這個“西瓜”。

造成這個結(jié)果也有其歷史原因，倒退幾十年，煙氣中二氧化碳幾乎無法回收，回收了也沒有什么太多用途，人類當(dāng)時也沒有減少碳排放的環(huán)境保護(hù)壓力。但是今天則完全不同了，回收煙氣二氧化碳的技術(shù)已經(jīng)成熟，回收成本低廉，回收的二氧化碳用途廣泛。人們也已經(jīng)認(rèn)識到碳排放對環(huán)境的危害，到了應(yīng)該徹底處理碳排放、必須處理碳排放問題、可以從根本上解決碳排放問題的時候了。

我們再提出一個建議，對我們?nèi)祟惼毡槭褂玫娜济骸⑷加汀⑷細(xì)膺^程進(jìn)行改革，讓每一臺鍋爐、每臺燃燒裝置像化工廠的反應(yīng)設(shè)備那樣工作，既利用燃燒反應(yīng)釋放的熱量，還要利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物，把化石資源的價值“吃光榨凈”，在減少環(huán)境污染物排放的同時，實現(xiàn)效益的大幅度增加，實現(xiàn)低碳、減排、增效的有機(jī)統(tǒng)一。

我們還提醒，對于那些建設(shè)在遠(yuǎn)離城市的化工企業(yè)、大量碳排放企業(yè)，也許沒有必要進(jìn)行碳捕集，只要要求他們周圍小環(huán)境加強(qiáng)植物培育，相信很快就可以和前面所說的化工企業(yè)一樣，通過碳排放的“自產(chǎn)自銷”，就地實現(xiàn)低成本、高效率、環(huán)境友好的碳固定。而那些周圍沒有大量植被實現(xiàn)碳固定的碳排放企業(yè)、碳排放設(shè)備，應(yīng)該加強(qiáng)碳捕集、碳回收，通過城市捕集、野外排放的空間轉(zhuǎn)移、冬季捕集、夏季排放的時間轉(zhuǎn)移，借助綠色植物的光合作用，高效率實現(xiàn)碳固定，同時實現(xiàn)直接、間接創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)效益。

碳捕集技術(shù)的創(chuàng)新

關(guān)于碳捕集的技術(shù)研究和工程應(yīng)用已經(jīng)有很多年歷史了【4】。現(xiàn)有的氣體冷凝收集雖然是一種很成熟的化工領(lǐng)域常用的手段，但是采用極低的溫度來對沸點很低的廢氣、污染氣體進(jìn)行吸收的具體應(yīng)用還不多。我們提出一個利用超低溫冷源，對成分復(fù)雜的工業(yè)尾氣、廢氣進(jìn)行分級冷卻、冷凝處理，將尾氣中所含的溫室氣體液化，初步分離、分類存放，可以變廢為寶，進(jìn)一步集中處理，實現(xiàn)尾氣零排放。同時可以將尾氣所含的顯熱、潛熱部分轉(zhuǎn)換為電能、機(jī)械能的解決方案。

1、 利用液態(tài)空氣冷源

液態(tài)空氣是把空氣制冷降溫到空氣的沸點以下，空氣從常溫的氣態(tài)變?yōu)榻咏?200℃的液態(tài)。利用這樣的液體作為冷源，通過一個裝置，對廢氣進(jìn)行制冷，最后沸點較高的二氧化碳等氣體液化、固化，低沸點的液態(tài)空氣吸熱氣化后排放，通過液體置換，實現(xiàn)了廢氣中污染氣體、溫室氣體的收集。

廢氣從廢氣入口進(jìn)入風(fēng)冷蒸發(fā)器進(jìn)一步降溫，再進(jìn)入回?zé)釗Q熱器（如板翅換熱器或套管式換熱器）利用處理后的冷氣逐步降溫，進(jìn)一步到換熱器進(jìn)一步降溫；到低溫冷凝器達(dá)到最低溫度，廢氣中二氧化碳冷凝，處理后干凈的氣體再回到回?zé)釗Q熱器，利用排氣低溫對新進(jìn)入的廢氣預(yù)冷，冷量充分利用，最后回升到接近進(jìn)氣溫度后再排放；液態(tài)空氣被低溫泵送入低溫冷凝器作為冷源，同時吸熱氣化成為高壓氣體，再經(jīng)換熱器進(jìn)一步換熱升溫后，進(jìn)入膨脹機(jī)做功帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)排出的氣體也進(jìn)入回?zé)釗Q熱器對進(jìn)氣預(yù)冷。廢氣中的水蒸氣冷凝后再次噴淋到風(fēng)冷蒸發(fā)器蒸發(fā)，提高冷量的利用率。

液態(tài)空氣冷源方法具有系統(tǒng)簡單，生產(chǎn)液態(tài)空氣的過程可以產(chǎn)生大量熱量用于提供蒸汽或采暖用熱水，可以使用“垃圾電”異地制備。冷凝回收煙氣二氧化碳的過程具有可以輸出輔助電力、動力等特點，除了用于鍋爐煙氣硫化物、硝化物、二氧化碳回收利用，實現(xiàn)煙氣脫硫、脫銷、脫碳，大幅增效之外，還適用于機(jī)動車尾氣回收。可以由政府帶頭示范，在城市公交、環(huán)保環(huán)衛(wèi)車輛上優(yōu)先試用，逐步向重點運輸單位、物流等企業(yè)推廣，讓他們在減排的同時，也能從節(jié)約燃料、銷售回收的資源等多方面獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

這樣的系統(tǒng)，設(shè)備成本約每噸位10000元；用1Kg、-191℃、汽化熱約37、氣體比熱0.25的液態(tài)空氣，經(jīng)過膨脹機(jī)做功發(fā)電后再次吸熱，大約可以置換 -78℃、汽化熱137的二氧化碳0.6Kg，同時可以發(fā)電0.15KwH。1噸液態(tài)空氣批發(fā)價150元，回收的0.6噸二氧化碳按批發(fā)價650元計算價值390元，還能發(fā)電150KwH價值75元，毛利潤約315元；還能回收少量濃硫酸鹽、硝酸鹽溶液。

2、 利用熱泵冷源

以現(xiàn)有的二級制冷壓縮式熱泵系統(tǒng)，很容易實現(xiàn)-80℃ 的輸出，利用這樣的冷源，通過一個裝置，對廢氣進(jìn)行制冷，將廢氣中的二氧化碳等氣體液化、固化，實現(xiàn)了廢氣中沸點低于冷源溫度的污染氣體、溫室氣體的收集。

廢氣從廢氣入口進(jìn)入回?zé)釗Q熱器（如板翅換熱器或套管式換熱器）利用處理后的冷氣逐步降溫，到低溫冷凝器達(dá)到最低溫度，廢氣中二氧化碳冷凝，處理后干凈的氣體再回到回?zé)釗Q熱器，利用排氣低溫對新進(jìn)入的廢氣預(yù)冷，冷量充分利用，最后回升到接近進(jìn)氣溫度后再排放；冷凝熱被熱泵轉(zhuǎn)移到儲水罐的熱水中備用。

例如從采暖鍋爐、工業(yè)生產(chǎn)蒸汽鍋爐、發(fā)電廠的燃煤鍋爐排煙口、煙囪，獲取本來要排放的煙氣，將其中的污染氣體、溫室氣體回收。熱泵冷源系統(tǒng)采用的設(shè)備，都是工業(yè)領(lǐng)域里成熟的系統(tǒng)，制冷冷源從數(shù)千瓦到數(shù)千千瓦都可以生產(chǎn)，換熱系統(tǒng)、冷凝器也都是成熟產(chǎn)品，低溫儲罐早都有國家標(biāo)準(zhǔn)，很快可以實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。這樣的系統(tǒng)安裝試用過程中，對原有的生產(chǎn)系統(tǒng)不需要改造，具有很好的可行性、安全性，易于工程化，系統(tǒng)安裝調(diào)試、投入使用過程可以逐階段實施，實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。后續(xù)使用過程中也可以靈活啟動、停止。由于具有良好的經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)的改造、使用的積極性會很容易調(diào)動起來，市場化操作非常容易整合各方的產(chǎn)能、資金、資源。

這樣的系統(tǒng)，設(shè)備成本約3000元/KwH；用1KwH的電能，成本0.5元，制冷效率0.85（理論值是2），能輸出大約可以輸出“冷量”714Kcal，約回收-78℃、汽化熱137、氣體比熱0.25的二氧化碳4.4Kg，按批發(fā)價650元/噸計算價值2.86元。同時還能輸出120℃的水蒸氣2Kg，或者溫升50℃的熱水31Kg，按每噸熱水25元計算，價值0.7元，毛利潤約3元。

根據(jù)中歐煤炭利用近零排放合作項目在2009年年底作出的報告，二氧化碳的捕集成本為18歐元/噸, 捕集和封存二氧化碳的綜合成本為25-30歐元/噸。本文提出的方案和已有數(shù)據(jù)接近甚至更低，綜合效果也更好。從上述兩種方式分析，均具有較好的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備成本不高，通用性強(qiáng)，投資回收期短，社會推廣的價值很大，企業(yè)的積極性會很高！

碳排放資源化利用的創(chuàng)新

目前工業(yè)領(lǐng)域的碳排放比較容易集中捕集，捕集的方法很多，每捕集一噸二氧化碳的成本約合100多元人民幣或更低。但近年來碳排放的資源化利用幾乎沒有大的突破，究其原因是理論界思想觀念陳舊，需要進(jìn)行觀念創(chuàng)新和理論創(chuàng)新，才能徹底改變碳排放資源化利用的現(xiàn)狀。本文將以干冰作為一種動力轉(zhuǎn)化介質(zhì)入手，探討一下碳排放資源化利用的創(chuàng)新。

多年來，有無數(shù)的科學(xué)家試圖讓二氧化碳能再次逆變成為某種“燃料”。這些人幾乎都在化學(xué)逆向反應(yīng)上做文章。但是這樣的過程，都是需要能量，實現(xiàn)燃燒逆向反應(yīng)也非常困難，而且除了考慮采用太陽能、模擬植物光合作用的方案以外，即便實現(xiàn)逆向反應(yīng)，也只能算是對高品位能源的儲能再釋放，得不償失。

近年來，我們通過對熱機(jī)的工作原理進(jìn)行再認(rèn)識，提出“讓熱機(jī)冷下來”的觀點。熱機(jī)的本質(zhì)是熱量引起介質(zhì)升溫膨脹、做功，加熱升溫是手段，膨脹增壓是目的。人們不應(yīng)該將熱機(jī)的工作溫段僵化、固定在從常溫到高溫，而從低溫升溫到常溫也會引起某種介質(zhì)升溫、膨脹，推動活塞、渦輪葉片運動做功，將常溫、低溫的熱量同樣轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

二氧化碳是個很神奇的物質(zhì)，常壓下，它可以以-78.5℃超低溫、固態(tài)的形式“干冰”存在；到了約10個大氣壓的環(huán)境中，二氧化碳又會變成液體流動便于輸送。用干冰作為工質(zhì)，可以吸收利用環(huán)境介質(zhì)空氣、水的熱量受熱氣化，如果限制在一個封閉的容器中，就可以得到數(shù)十個大氣壓壓力的常溫二氧化碳?xì)怏w。這個高壓、常溫的二氧化碳?xì)怏w完全可以推動氣動機(jī)械輸出動力做功。由于熱機(jī)的原理沒有改變，熱機(jī)也無需大的改動，只需要對現(xiàn)有的汽車稍加改進(jìn)，就可以使得原來消耗燃料，工作在高溫溫段的發(fā)動機(jī)，改為利用超低溫工質(zhì)，撬動環(huán)境熱能參與，讓氣缸內(nèi)產(chǎn)生同樣大小的膨脹壓力來推動活塞，讓發(fā)動機(jī)工作在常溫溫段繼續(xù)工作。

改造前，汽車是帶著能源物質(zhì)，吸入不需要付費的環(huán)境空氣，燃燒后釋放的熱量讓反應(yīng)后的混合氣體升溫、膨脹，高壓高溫氣體的膨脹勢能在發(fā)動機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換為動能，帶動車輛運動，做功后尚有余熱的高溫廢氣被排放到環(huán)境中；改造后，汽車是帶著超低溫的工作介質(zhì)干冰，通過換熱器，吸收不需要付費的常溫空氣的熱量，汽化、氣化，升溫膨脹，最后是高壓常溫二氧化碳?xì)怏w推動發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)，帶動車輛運動，膨脹釋放內(nèi)能后大幅度降溫的低溫二氧化碳?xì)怏w則被排放到空氣中。這個過程已經(jīng)在實驗中得到驗證。初步估算，讓發(fā)動機(jī)輸出同樣的動力消耗的“工作介質(zhì)”體積雖是原來燃料消耗的5~8倍，而綜合成本是使用燃料時的近三分之一！相當(dāng)于又回到了蒸汽機(jī)時代，不同的只是工質(zhì)從水變成了干冰，熱量的來源不是依靠燃煤，而是取自于環(huán)境空氣或水等常溫物質(zhì)。

改裝實驗中還注意到，干冰首次氣化的過程，其實是一個吸熱過程，也就是一個制冷降溫過程，是一個非常不錯的“冷源”，可以在提供動力的同時，為冷藏、冷凍運輸設(shè)備提供大量冷量；為冷凍法海水淡化設(shè)備提供優(yōu)質(zhì)冷源。做功后，氣體溫度因為內(nèi)能減少而再次下降，又達(dá)到-50℃或更低，還可以再次作為冷源輸出冷量。

用于改造農(nóng)用機(jī)械，在提供動力的同時，干冰氣化后的二氧化碳也成為農(nóng)作物的氣肥，降低了農(nóng)機(jī)使用成本，減少石化燃料消耗，還給農(nóng)作物、農(nóng)田施了氣肥，一舉數(shù)得。

冬季使用燃料燃燒供暖的時候利用新型可以回收制備干冰的鍋爐回收煙氣中二氧化碳，制作干冰的過程也實現(xiàn)燃料燃燒熱量的高效率、最大化回收再利用。冬天沒有植物，應(yīng)將干冰儲存起來；到了夏天，利用干冰吸熱制冷，氣化后高壓二氧化碳?xì)怏w推動汽輪機(jī)輸出動力發(fā)電，最終排放的低壓二氧化碳?xì)怏w成為夏季植物的氣肥，實現(xiàn)碳排放資源的跨時間、跨空間的高效利用、綜合利用。

二氧化碳綜合利用范例

本文提出解決碳排放的思路主要是設(shè)法通過大幅度提高植物生長環(huán)境周圍二氧化碳的濃度，來充分發(fā)揮自然界的植物通過光合作用吸收、固定二氧化碳的巨大潛力來從根本上解決大氣層二氧化碳?xì)怏w積累、增加的問題。實現(xiàn)這個過程主要有碳捕集、碳運輸、碳布撒等若干環(huán)節(jié)。其中碳捕集的有關(guān)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，本文不再贅述。

二氧化碳的運輸曾經(jīng)是一個較大的問題，因為這個過程中是個消耗能源、成本較高，沒有經(jīng)濟(jì)回報的過程。現(xiàn)在，利用干冰作為介質(zhì)，吸收環(huán)境的熱量，并通過熱機(jī)轉(zhuǎn)化為動力輸出，解決了碳運輸過程的高能耗成本的問題。運輸過程中少量的消耗其實也實現(xiàn)了某種意義的碳肥“布散”過程。下面通過幾個利用二氧化碳的應(yīng)用范例，來進(jìn)一步解釋說明。

1、 干冰用于森林滅火

森林火災(zāi)時有發(fā)生，常用的滅火方法很多，但都是常規(guī)的手段。以水滅火為例，如果噴灑的消防滅火用水、滅火干粉沒有直接噴淋到火源，則幾乎不能發(fā)揮降溫和隔絕空氣的作用，即便有條件大量使用，滅火效果也不好。

以前限于經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)條件，使用干冰滅火都是“高端消費”和“奢侈品”。但是到了今天，干冰容易生產(chǎn)、運輸、儲存，目前的成本也不高了，應(yīng)該考慮大量采用干冰這個非常理想的滅火材料來實現(xiàn)森林應(yīng)急滅火。采用干冰進(jìn)行森林滅火，制作成一個個干冰炸彈，通過提前布設(shè)形成阻火帶，通過定時、定溫起爆，或者飛機(jī)空投，觸地爆炸，或者巨型迫擊炮拋射、近炸引信引爆。不管干冰是否能接觸火源，只要炸碎的干冰顆粒布撒在火源附近、火源的上風(fēng)口、火源的高處，都能迅速氣化實現(xiàn)降低火場溫度，隔絕空氣阻止燃燒的作用。氣化的二氧化碳就像一張巨大的“冷氣毯”，覆蓋整個火場，并且隨著氣流的流動自動流向火源，持續(xù)氣化的干冰還能有效阻止火災(zāi)復(fù)燃，實現(xiàn)快速、徹底滅火。

最后殘留在森林火場的二氧化碳?xì)怏w，是森林很好的氣肥，逐漸被周圍的林木吸收，沒有任何污染物殘留，滲入地下土壤、水分吸收的二氧化碳?xì)怏w，也有利于火災(zāi)現(xiàn)場的植被恢復(fù)生長，一舉數(shù)得。人類使用水滅火，已經(jīng)數(shù)千年歷史了，今天該創(chuàng)新、改進(jìn)一下了，該淘汰這種陳舊、低效率的傳統(tǒng)滅火方式了，

2、 干冰作為動力介質(zhì)

大型漁輪功率在500馬力以上，每小時消耗燃油數(shù)十公升。需要消耗大量的燃油作為動力。固體二氧化碳（干冰）吸收海水的熱量可以氣化為50個大氣壓以上的高壓氣體，為遠(yuǎn)洋漁輪提供動力；這個過程中，約10公斤干冰相當(dāng)于1公斤燃油，輸出的動力相當(dāng)于2~4千瓦時電力。吸熱的過程還相當(dāng)于制冷，提供的“冷量”可以用于冰凍海產(chǎn)品、淡化海水，這10公斤干冰同時累計可以吸收的熱量，相當(dāng)于0.5公斤燃油做功制冷的冷量。10公斤干冰氣化過程還能同時淡化產(chǎn)生10公斤以上的淡水。綜合估算干冰替代燃油的重量比為6:1，即干冰的使用量比燃油大6倍。而干冰的價格是燃油的十分之一或更低，因此使用干冰的成本是燃油的二分之一，而且實現(xiàn)了真正的“零”排放。

使用干冰作為動力介質(zhì)，是一個非常好的環(huán)保、節(jié)能、增效的方案。首先采用的干冰是從其他直接排放到環(huán)境中的二氧化碳捕集制取而來，不是增量排放。使用過程中能量的來源取自于環(huán)境，沒有消耗化石燃料；排放的二氧化碳“尾氣”增加了海洋、海平面的二氧化碳濃度，甚至可以直接注入水中，增加了水體的二氧化碳溶解度，促進(jìn)海洋植物、藻類的光合作用，通過食物鏈促進(jìn)了海洋生物、海洋水產(chǎn)資源的再生和恢復(fù)，實現(xiàn)安全、低碳、減排、增效、環(huán)境友好的綜合效益。這種應(yīng)用方案也同樣適用于海島、遠(yuǎn)洋貨輪、郵輪采用。

我們現(xiàn)在的高鐵的每一節(jié)車都叫動車，都有獨立的動力系統(tǒng)，高鐵的車頭僅僅是控制室，反而沒有動力，合在一起稱為動車組。如果每節(jié)車廂都能攜帶5噸干冰作為動力工質(zhì)，則在運行中可以提供500匹馬的動力長達(dá)6~8小時。在列車進(jìn)入人口稠密區(qū)域時使用電力牽引，行駛到曠野、草原、森林的時候切換到“干冰”介質(zhì)的環(huán)境熱能動力模式，既提供了一種清潔的動力，又實現(xiàn)了碳布撒、碳轉(zhuǎn)移，強(qiáng)化、利用了綠色植物固碳能力，實現(xiàn)了綠色動力。

這些絕非科幻，具體實施過程不存在理論障礙和技術(shù)壁壘，推廣應(yīng)用就在眼前。馬戲團(tuán)里表演的大象，都是從小就開始訓(xùn)練的。小象很調(diào)皮，故常把小象拴在木樁上。由于小象力量小，經(jīng)過很多次試驗，它都無法將木樁拖出來，時間久了，只要把小象拴在木樁上，它就知道自己無法掙脫，也就會很安分了。小象長成了大象，力大無窮，可以輕松拔起一棵大樹，但卻能很老實地被繩子拴在木樁上。因為從小的經(jīng)驗告訴它們，木樁的力量比自己大，是唯一可以拴住自己的東西。

基礎(chǔ)科學(xué)理論確實已經(jīng)發(fā)展完善，但是我們是不是還存在對理論的認(rèn)識偏頗或慣性思維？應(yīng)用科學(xué)理論和歷史生產(chǎn)力發(fā)展水平相關(guān)，早期提出并沿用至今的一些應(yīng)用理論肯定存在時代和歷史的局限性和不足。《國際歌》有一句歌詞唱得好：“要沖破思想的牢籠”。而一旦沖破思想的牢籠，走出思維定勢，甩掉那根 “木樁”，我們的潛力將會得到極大釋放，將會創(chuàng)造各種奇跡。

后記

在撰寫這篇文章的時候，開始作者的思路是為了解決溫室氣體對環(huán)境的影響，而“科學(xué)家們”特別是掌握先進(jìn)科技手段和話語權(quán)的國外“專家”們“一致”認(rèn)為二氧化碳、水蒸氣、臭氧層破壞是造成氣候變暖、海平面上升、南極冰川消融的主要原因。但隨著相關(guān)資料的收集整理，一個意外的結(jié)論出現(xiàn)了，碳排放真的是造成氣候異常的主要原因嗎？

大氣中水蒸氣的含量占1%，是二氧化碳含量的25倍，靠近地面的水汽含量則更高，達(dá)到二氧化碳的100倍。二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)決定只能和陽光中15微米帶、10 微米帶、5.2 微米帶等波段的長波輻射產(chǎn)生共振。而水汽的共振區(qū)間幾乎覆蓋了所有波段。翻譯過來就是水汽的吸收熱量、紅外線的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化碳。更可怕的是我們現(xiàn)在推廣“清潔能源”的一個重要舉措就是將燃煤改為天然氣和燃油，這個過程造成大量的水汽排放，不僅僅是增加了空氣中吸收熱量的氣體，也是大幅度增加了霧霾的主要載體水蒸氣的排放。

再冷靜的思考一下也讓人啞然失笑，地球熱容量如此巨大的地表空氣和土壤、海洋，怎么就能被含量不到0.04%的微量氣體所吸收的熱量影響了呢？我們所學(xué)的科技理論知識已經(jīng)難以解釋這一結(jié)論了。回答這個問題已經(jīng)超越科技領(lǐng)域，屬于政治的范疇了。因此作者為了維護(hù)自己的科技道德，從自己的科技素養(yǎng)和認(rèn)識水平出發(fā)，在文章中最終刪除了所有關(guān)于二氧化碳和溫室效應(yīng)的關(guān)聯(lián)文字，避免對文章的嚴(yán)肅性帶來損害。本文提出的技術(shù)方案都是出于對環(huán)境資源、能源的合理利用、循環(huán)利用、高效利用，以創(chuàng)造更好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益為出發(fā)點，具有實現(xiàn)的可行性和商業(yè)價值。