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Kohlenstoff-Becken

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Ein Kohlenstoff-Becken ist ein natürliches oder künstliches Reservoir, das ansammelt und eine Kohlenstoff enthaltende chemische Zusammensetzung seit einer unbestimmten Periode versorgt. Der Prozess, durch den Kohlenstoff-Becken Kohlendioxyd (CO) von der Atmosphäre entfernt, ist als Kohlenstoff-Ausschluss bekannt. Das öffentliche Bewusstsein der Bedeutung des CO-Beckens ist seit dem Durchgang des Kyoto-Protokolls gewachsen, das ihren Gebrauch als eine Form des Kohlenstoff-Ausgleichs fördert.

Das natürliche Hauptbecken ist:

Absorption des Kohlendioxyds durch die Ozeane über physikochemische und biologische Prozesse
Fotosynthese durch Landwerke

Natürliches Becken ist normalerweise viel größer als künstliches Becken. Das künstliche Hauptbecken ist:

Geländeauffüllung
Kohlenstoff-Festnahme und Lagerungsvorschläge

Kohlenstoff-Quellen schließen ein:

Fossile Brennstoffe
Ackerboden; es gibt Vorschläge für Verbesserungen in der Landwirtschaft von Methoden, um das umzukehren.

Lagerung in Land- und Seeumgebungen

Böden

Böden vertreten einen kurzen zum langfristigen Kohlenstoff-Speichermedium, und enthalten mehr Kohlenstoff als die ganze Landvegetation und die verbundene Atmosphäre. Pflanzensänfte und andere Biomasse wachsen als organische Sache in Böden an, und werden durch die chemische Verwitterung und biologische Degradierung erniedrigt. Mehr widerspenstige organische Kohlenstoff-Polymer wie Zellulose, Hemi-Zellulose, lignin, aliphatic Zusammensetzungen, Wachse und terpenoids werden als Humus insgesamt behalten. Organische Sache neigt dazu, in der Sänfte und den Böden von kälteren Gebieten wie die Nordwälder Nordamerikas und Taiga Russlands anzuwachsen. Blatt-Sänfte und Humus werden schnell oxidiert und schlecht in subtropischen und tropischen Klimabedingungen wegen hoher Temperaturen und des umfassenden Durchfilterns durch den Niederschlag behalten. Gebiete, wo die Verschiebung der Kultivierung oder des Hiebs und der Brandwunde-Landwirtschaft geübt wird, sind allgemein nur seit 2-3 Jahren fruchtbar, bevor sie aufgegeben werden. Diese tropischen Dschungel sind Korallenriffen darin ähnlich sie sind beim Konservieren und Zirkulieren notwendiger Nährstoffe hoch effizient, der ihre Üppigkeit in einer Nährwüste erklärt. Viel organischer Kohlenstoff, der in vielen landwirtschaftlichen Gebieten weltweit behalten ist, ist wegen intensiver Landwirtschaft-Methoden streng entleert worden.

Weiden tragen zu Boden organische Sache, versorgt hauptsächlich in ihren umfassenden faserigen Wurzelmatten bei. Teilweise dank der Höhebedingungen dieser Gebiete (z.B kühlere Temperaturen und halbtrocken zu trockenen Bedingungen) können diese Böden bedeutende Mengen der organischen Sache ansammeln. Das kann sich gestützt auf dem Niederschlag, der Länge der Winterzeit und der Frequenz natürlich vorkommender blitzveranlasster Gras-Feuer ändern. Während diese Feuer Kohlendioxyd veröffentlichen, verbessern sie die Qualität der Weiden insgesamt, der Reihe nach den Betrag von im humic Material behaltenem Kohlenstoff vergrößernd. Sie legen auch Kohlenstoff direkt zum Boden in der Form der Rotforelle ab, die sich zurück zum Kohlendioxyd nicht bedeutsam abbaut.

Wald zündet Ausgabe vereinigter Kohlenstoff zurück in die Atmosphäre an, wie Abholzung wegen der schnell vergrößerten Oxydation von Boden organische Sache tut.

Die organische Sache in Torf-Sümpfen erlebt langsame anaerobic Zergliederung unter der Oberfläche. Dieser Prozess ist langsam genug, den in vielen Fällen der Sumpf schnell anbaut und mehr Kohlenstoff von der Atmosphäre befestigt, als es veröffentlicht wird. Mit der Zeit wächst der Torf tiefer. Torf-Sümpfe beerdigen ungefähr ein Viertel des Kohlenstoff, der in Landwerken und Böden versorgt ist.

Unter einigen Bedingungen können Wälder und Torf-Sümpfe Quellen von CO, solcher als werden, wenn ein Wald durch den Aufbau eines hydroelektrischen Damms überschwemmt wird. Wenn die Wälder und der Torf nicht geerntet werden, vor der Überschwemmung ist die faulende Vegetation eine Quelle von CO, und Methan, das im Umfang im Wert von durch einen fossilen Brennstoff veröffentlichtem Kohlenstoff vergleichbar ist, hat Werk der gleichwertigen Macht angetrieben.

Verbessernde Landwirtschaft

Aktuelle landwirtschaftliche Methoden führen zu Kohlenstoff-Verlust von Böden. Es ist darauf hingewiesen worden, dass verbesserte Landwirtschaft-Methoden die Böden darin zurückgeben konnten, ein Kohlenstoff-Becken zu sein. Anwesende Weltpraxen des Überstreifens reduzieren Leistung vieler Weiden als Kohlenstoff-Becken wesentlich. Das Rodale-Institut sagt, dass Verbessernde Landwirtschaft, wenn geübt, auf den 3.5 Milliarden anbaufähigen Acres des Planeten, bis zu 40 % von CO aktuellen Emissionen absondern konnte. Sie behaupten, dass landwirtschaftlicher Kohlenstoff-Ausschluss das Potenzial hat, um Erderwärmung zu lindern. Als das Verwenden biologisch verbessernde Methoden gestützt hat, kann dieser dramatische Vorteil ohne Abnahme in Erträgen oder Bauer-Gewinnen vollbracht werden. Organisch geführte Böden können Kohlendioxyd von einem Treibhausgas in einen nahrungsmittelerzeugenden Aktivposten umwandeln.

2006 wurden amerikanische Kohlendioxyd-Emissionen vom Verbrennen des fossilen Brennstoffs auf fast 6.5 Milliarden Tonnen geschätzt. Wenn 2,000 (lb/ac) / Jahr-Ausschluss-Rate auf allen cropland in den Vereinigten Staaten erreicht würden, würden fast 1.6 Milliarden Tonnen des Kohlendioxyds pro Jahr abgesondert, in der Nähe von einem Viertel der Gesamtemissionen des fossilen Brennstoffs des Landes lindernd.

Ozeane

Ozeane sind zurzeit CO Becken, und vertreten das größte Aktivkohle-Becken auf der Erde, mehr als ein Viertel des Kohlendioxyds absorbierend, das Menschen in die Luft stellen. Auf längeren Zeitskalen können sie sowohl Quellen als auch Becken - während der Eiszeit-Niveau-Abnahme zu ~180 ppmv sein, und, wie man glaubt, wird viel davon in den Ozeanen versorgt. Als Eiszeit Ende, wird von den Ozeanen veröffentlicht, und Niveaus während vorherigen interglacials sind ungefähr ~280 ppmv gewesen. Diese Rolle als ein Becken für CO wird durch zwei Prozesse, die Löslichkeitspumpe und die biologische Pumpe gesteuert. Der erstere ist in erster Linie eine Funktion der CO Differenziallöslichkeit im Meerwasser und dem thermohaline Umlauf, während der Letztere die Summe einer Reihe von biologischen Prozessen ist, die Kohlenstoff (in organischen und anorganischen Formen) von der Oberfläche euphotic Zone zum Interieur des Ozeans transportieren. Ein kleiner Bruchteil des organischen Kohlenstoff, der durch die biologische Pumpe zum seafloor transportiert ist, wird in anoxic Bedingungen unter Bodensätzen begraben und bildet schließlich fossile Brennstoffe wie Öl- und Erdgas.

Zurzeit, etwa ein Drittel erzeugter Emissionen des Menschen werden geschätzt, in den Ozean einzugehen. Die Löslichkeitspumpe ist der primäre Mechanismus, das mit der biologischen Pumpe steuernd, eine unwesentliche Rolle spielend. Das stammt von der Beschränkung der biologischen Pumpe durch das umgebende Licht und die Nährstoffe, die durch die phytoplankton erforderlich sind, die es schließlich steuern. Wie man glaubt, beschränkt anorganischer Gesamtkohlenstoff primäre Produktion in den Ozeanen nicht, so betrifft seine zunehmende Verfügbarkeit im Ozean Produktion nicht direkt (die Situation auf dem Land ist verschieden, da erhöhte atmosphärische Niveaus von CO im Wesentlichen Landpflanzenwachstum "fruchtbar" machen"). Jedoch kann die Ozeanansäuerung durch das Eindringen in anthropogenen CO die biologische Pumpe durch das negative Auswirken von verkalkenden Organismen wie coccolithophores, foraminiferans und pteropods betreffen. Klimaveränderung kann auch die biologische Pumpe in der Zukunft durch das Wärmen und das Schichten des Oberflächenozeans, so das Reduzieren der Versorgung betreffen, Nährstoffe zu beschränken, um Wasser zu erscheinen.

Im Januar 2009 haben das Monterey Kastanienbraune Aquarium-Forschungsinstitut und die Nationale Ozeanische und Atmosphärische Regierung eine gemeinsame Studie bekannt gegeben, um zu bestimmen, ob der Ozean von der Küste von Kalifornien als eine Kohlenstoff-Quelle oder ein Kohlenstoff-Becken diente. Die Hauptinstrumentierung für die Studie wird geschlossene CO-Monitore sein, die auf der Boje in den Ozean gelegt sind. Sie werden den teilweisen Druck von CO im Ozean und der Atmosphäre gerade über dem Wasserspiegel messen.

Im Februar 2009 hat Wissenschaft Täglich berichtet, dass der Südliche Indische Ozean weniger am fesselnden Kohlendioxyd wegen Änderungen zum Gebiet-Klima in Kraft tritt, die höhere Windgeschwindigkeiten einschließen.

Das Erhöhen des natürlichen Ausschlusses

Wälder

Wälder sind Kohlenstoff-Läden, und sie sind Kohlendioxyd-Becken, wenn sie in der Dichte oder dem Gebiet zunehmen. In Kanadas Nordwäldern nicht weniger als werden 80 % des Gesamtkohlenstoff in den Böden als tote organische Sache versorgt. Eine 40-jährige Studie des Afrikaners, Asiaten, und südamerikanischer tropischer Wälder durch die Universität von Leeds, zeigt, dass tropische Wälder ungefähr 18 % des ganzen durch fossile Brennstoffe hinzugefügten Kohlendioxyds absorbieren. Tropische Wiederaufforstung kann Erderwärmung lindern, bis das ganze verfügbare Land mit reifen Wäldern wiederbewaldet worden ist. Jedoch wird die globale kühl werdende Wirkung des Kohlenstoff-Ausschlusses durch Wälder in dieser Wiederaufforstung teilweise ausgeglichen kann das Nachdenken des Sonnenlichtes (Rückstrahlvermögen) vermindern. Die Mitte zu hohen Breite-Wäldern hat einen viel niedrigeren Rückstrahlvermögen während Schnee-Jahreszeiten als flacher Boden, so zum Wärmen beitragend. Das Modellieren, das die Effekten von Rückstrahlvermögen-Unterschieden zwischen Wäldern und Weiden vergleicht, weist darauf hin, dass die Erweiterung des Landgebiets von Wäldern in gemäßigten Zonen nur einen vorläufigen kühl werdenden Vorteil anbietet.

In den Vereinigten Staaten 2004 (am meisten im letzten Jahr, für den EPA Statistiken verfügbar sind) haben Wälder 10.6 % (637 teragrams) vom Kohlendioxyd abgesondert, das in den Vereinigten Staaten durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen veröffentlicht ist (Kohle, Öl- und Erdgas; 5657 teragrams). Städtische Bäume haben weitere 1.5 % (88 teragrams) abgesondert. Weiter amerikanische Kohlendioxyd-Emissionen um 7 %, wie festgesetzt, durch das Kyoto-Protokoll zu reduzieren, würde das Pflanzen "eines Gebiets die Größe Texas [8 % des Gebiets Brasiliens] alle 30 Jahre" verlangen. Kohlenstoff-Ausgleich-Programme pflanzen Millionen von schnell wachsenden Bäumen pro Jahr zum Wiederwald tropische Länder für nur 0.10 $ pro Baum; über ihre typische 40-jährige Lebenszeit wird eine Million dieser Bäume 0.9 teragrams des Kohlendioxyds befestigen. In Kanada, Bauholz-Ernten reduzierend, würde sehr wenig Einfluss auf Kohlendioxyd-Emissionen wegen der Kombination der Ernte und des versorgten Kohlenstoff in verfertigten Holzprodukten zusammen mit dem Wiederwachstum der geernteten Wälder haben. Zusätzlich ist der Betrag von vom Ernten veröffentlichtem Kohlenstoff im Vergleich zum Betrag von Kohlenstoff verloren jedes Jahr gegen Waldfeuer und andere natürliche Störungen klein.

Die Internationale Tafel auf der Klimaveränderung hat beschlossen, dass "eine nachhaltige Waldverwaltungsstrategie darauf gezielt hat, Waldkohlenstoff-Lager aufrechtzuerhalten oder zu vergrößern, durch das Produzieren eines jährlichen anhaltenden Ertrags der Bauholz-Faser oder Energie vom Wald, den größten anhaltenden Milderungsvorteil erzeugen wird". Nachhaltige Verwaltungsmethoden behalten Wälder, die in einem höheren Tempo im Laufe einer potenziell längeren Zeitspanne so wachsen, Nettoausschluss-Vorteile zusätzlich zu denjenigen von ungeführten Wäldern zur Verfügung stellend.

Die Lebenserwartung von Wäldern ändert sich weltweit, unter Einfluss Baumarten, Seite-Bedingungen und natürlicher Störungsmuster. In einigen Wäldern kann Kohlenstoff seit Jahrhunderten versorgt werden, während in anderen Wäldern Kohlenstoff mit häufigen Standplatz-Ersetzen-Feuern veröffentlicht wird. Wälder, die vor Standplatz-Ersetzen-Ereignissen geerntet werden, berücksichtigen die Retention von Kohlenstoff in verfertigten Waldprodukten wie Gerümpel. Jedoch endet nur ein Teil des von geloggten Wäldern entfernten Kohlenstoff als haltbare Waren und Gebäude. Der Rest endet als Sägemühle-Nebenprodukte wie Fruchtfleisch, Papier und Paletten, die häufig mit der Einäscherung enden (auf Kohlenstoff-Ausgabe in die Atmosphäre hinauslaufend), am Ende ihres Lebenszyklus. Zum Beispiel, der 1,692 teragrams von Kohlenstoff, der von Wäldern in Oregon und Washington (die Vereinigten Staaten) von 1900 bis 1992 geerntet ist, sind nur 23 % in der langfristigen Lagerung in Waldprodukten.

Ozeane

Eine Weise, die Kohlenstoff-Ausschluss-Leistungsfähigkeit der Ozeane zu vergrößern, soll mikrometer-große Eisenpartikeln in der Form entweder von hematite (Eisenoxid) oder von melanterite (Eisensulfat) zu bestimmten Gebieten des Ozeans hinzufügen. Das hat die Wirkung des stimulierenden Wachstums des Planktons. Eisen ist ein wichtiger Nährstoff für phytoplankton, der gewöhnlich über upwelling entlang den Festlandsockeln, Zuströmen von Flüssen und Strömen, sowie Absetzung von in der Atmosphäre aufgehobenem Staub bereitgestellt ist. Natürliche Quellen von Ozeaneisen haben sich in letzten Jahrzehnten geneigt, zu einem gesamten Niedergang in der Ozeanproduktivität (NASA, 2003) beitragend. Und doch in Gegenwart von Eisennährplankton-Bevölkerungen wachsen schnell, oder 'Blüte', die Basis der Biomasse-Produktivität überall im Gebiet ausbreitend und bedeutende Mengen von CO von der Atmosphäre über die Fotosynthese entfernend. Ein Test 2002 im Südlichen Ozean um die Antarktis weist darauf hin, dass zwischen 10,000 und 100,000 Kohlenstoff-Atomen für jedes zum Wasser hinzugefügte Eisenatom versenkt werden. Die neuere Arbeit in Deutschland (2005) weist darauf hin, dass Biomasse-Kohlenstoff in den Ozeanen, ob exportiert zur Tiefe oder wiederverwandt in der euphotic Zone, langfristige Lagerung von Kohlenstoff vertritt. Das bedeutet, dass die Anwendung von Eisennährstoffen in ausgesuchten Teilen der Ozeane, an passenden Skalen, die vereinigte Wirkung haben konnte, Ozeanproduktivität wieder herzustellen, während zur gleichen Zeit das Abschwächen der Effekten des Menschen Emissionen des Kohlendioxyds zur Atmosphäre verursacht hat.

Weil die Wirkung der periodischen kleinen Skala phytoplankton Blüten auf Ozeanökosystemen unklar ist, würden mehr Studien nützlich sein. Phytoplankton haben eine komplizierte Wirkung auf die Wolkenbildung über die Ausgabe von Substanzen wie Dimethyl-Sulfid (DMS), die zu Sulfat-Aerosolen in der Atmosphäre umgewandelt werden, Wolkenkondensationskerne oder CCN zur Verfügung stellend. Aber die Wirkung von kleinen Skala-Plankton-Blüten auf der gesamten DMS Produktion ist unbekannt.

Andere Nährstoffe wie Nitrate, Phosphate, und Kieselerde sowie Eisen können Ozeanfruchtbarmachung verursachen. Es hat etwas Spekulation gegeben, dass das Verwenden von Pulsen der Fruchtbarmachung (ungefähr 20 Tage in der Länge) beim Bekommen von Kohlenstoff zum Ozeanboden wirksamer sein kann als anhaltende Fruchtbarmachung.

Es gibt eine Meinungsverschiedenheit über das Säen die Ozeane mit Eisen jedoch, wegen des Potenzials für das vergrößerte toxische phytoplankton Wachstum (z.B "rote Gezeiten"), Wasserqualität wegen der Überwucherung neigend, und anoxia in Gebieten zunehmend, die anderem Seeleben wie zooplankton, Fisch, Koralle usw. schaden.

Böden

Seit den 1850er Jahren ist ein großes Verhältnis der Weiden in der Welt angebaut und zu croplands umgewandelt gewesen, die schnelle Oxydation von großen Mengen von Boden organischer Kohlenstoff erlaubend. Jedoch, in den Vereinigten Staaten 2004 (am meisten im letzten Jahr, für den EPA Statistiken verfügbar sind), haben landwirtschaftliche Böden einschließlich des Weidelandes 0.8 % (46 teragrams) so viel Kohlenstoff abgesondert, wie in den Vereinigten Staaten durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen (5988 teragrams) veröffentlicht wurde. Der jährliche Betrag dieses Ausschlusses hat seit 1998 allmählich zugenommen.

Methoden, die bedeutsam Kohlenstoff-Ausschluss in Boden erhöhen, schließen nein - bis zur Landwirtschaft, Rückstand mulchend, Deckel-Saatbestellung und Fruchtfolge ein, von denen alle in der organischen Landwirtschaft weiter verwendet werden als in der herkömmlichen Landwirtschaft. Weil nur 5 % des US-Ackerbodens zurzeit nein - bis und mulchender Rückstand verwenden, gibt es ein großes Potenzial für den Kohlenstoff-Ausschluss. Die Konvertierung zur Weide, besonders mit dem guten Management des Streifens, kann noch mehr Kohlenstoff im Boden absondern.

Erde preta, ein anthropogener, Boden des hohen Kohlenstoff, wird auch als ein Ausschluss-Mechanismus untersucht.

Durch die pyrolysing Biomasse kann ungefähr Hälfte seines Kohlenstoff auf Holzkohle reduziert werden, die auf dem Boden seit Jahrhunderten andauern kann, und eine nützliche Boden-Änderung, besonders in tropischen Böden (biochar oder agrichar) macht.

Savanne

Kontrollierte Brandwunden auf der weiten australischen Nordsavanne können auf ein gesamtes Kohlenstoff-Becken hinauslaufen. Ein Arbeitsbeispiel ist die Arnhem Westfeuerverwaltungsabmachung, angefangen, um "strategisches Feuermanagement über 28,000 km ² des Westarnhem-Landes" zu bringen. Absichtlich kontrollierte Startbrandwunden früh in der trockenen Jahreszeit laufen auf ein Mosaik des verbrannten und unverbrannten Landes hinaus, das das Gebiet des Brennens im Vergleich zu stärkeren, späten trockenen Saisonfeuern reduziert. In der frühen trockenen Jahreszeit gibt es höhere Feuchtigkeitsniveaus, kühlere Temperaturen und leichteren Wind als später in der trockenen Jahreszeit; Feuer neigen dazu, über Nacht auszugehen. Früh laufen kontrollierte Brandwunden auch auf ein kleineres Verhältnis der Gras- und Baumbiomasse hinaus, die wird verbrennt. Die Emissionsverminderungen von 256,000 Tonnen von CO sind bezüglich 2007 gemacht worden.

Künstlicher Ausschluss

Für Kohlenstoff, der künstlich (d. h. das nicht Verwenden der natürlichen Prozesse des Kohlenstoff-Zyklus) abzusondern ist, muss es zuerst gewonnen werden, oder es muss bedeutsam verzögert oder gehindert werden, in die Atmosphäre (durch das Verbrennen, den Zerfall, usw.) von einem vorhandenen am Kohlenstoff reichen Material wiederveröffentlicht zu werden, indem es in einen fortdauernden Gebrauch (solcher als im Aufbau) vereinigt wird. Danach kann es passiv versorgt werden oder produktiv verwertet mit der Zeit in einer Vielfalt von Wegen bleiben.

Zum Beispiel, nach dem Ernten, kann Holz (als ein am Kohlenstoff reiches Material) sofort verbrannt werden oder sonst als ein Brennstoff dienen, seinen Kohlenstoff in die Atmosphäre zurückgebend, oder es kann in den Aufbau oder eine Reihe anderer haltbarer Produkte vereinigt werden, so seinen Kohlenstoff im Laufe Jahre oder sogar Jahrhunderte absondernd. Die eine Tonne trockenes Holz ist zu 1.8 Tonnen des Kohlendioxyds gleichwertig.

Tatsächlich hat ein sehr sorgfältig bestimmtes und haltbares, energieeffizientes und energiegewinnendes Gebäude das Potenzial um (in seinen am Kohlenstoff reichen Baumaterialien) so viel abzusondern, wie oder mehr Kohlenstoff, als es durch den Erwerb und die Integration aller seiner Materialien veröffentlicht wurde, und als es durch die Baufunktion "Energieimporte" während der Struktur (potenziell Mehrjahrhundert) Existenz veröffentlicht wird. Solch eine Struktur könnte "Kohlenstoff neutraler" oder sogar "negativer Kohlenstoff" genannt werden. Wie man schätzt, trägt das Gebäude des Aufbaus und der Operation (Elektrizitätsgebrauch, Heizung, usw.) fast Hälfte der jährlichen anthropogenen Kohlenstoff-Hinzufügungen zur Atmosphäre bei.

Erdgas-Reinigungswerke müssen häufig bereits Kohlendioxyd entfernen, entweder um Trockeneis zu vermeiden, das Gastankschiffe behindert oder Kohlendioxyd-Konzentrationen zu verhindern, die das auf dem Erdgas-Vertriebsbratrost erlaubte 3-%-Maximum überschreiten.

Außer dem ist eine der wahrscheinlichsten frühen Anwendungen der Kohlenstoff-Festnahme die Festnahme des Kohlendioxyds von Flusen-Benzin an Kraftwerken (im Fall von Kohle, das ist als "saubere Kohle" bekannt). Ein typisches neues 1000 MW Kohlekraftwerk erzeugt ungefähr 6 Millionen Tonnen des Kohlendioxyds jährlich. Das Hinzufügen der Kohlenstoff-Festnahme zu vorhandenen Werken kann bedeutsam zu den Kosten der Energieproduktion beitragen; Kosten beiseite schrubbend, wird ein 1000 MW Kohlenwerk die Lagerung ungefähr des Kohlendioxyds ein Jahr verlangen. Jedoch ist das Schrubben, wenn hinzugefügt, zu neuen auf der Kohlenvergasungstechnologie gestützten Werken relativ erschwinglich, wo, wie man schätzt, es Energiekosten für Haushalte in den Vereinigten Staaten mit nur kohlenentlassene Elektrizitätsquellen von 10 Cent pro Kilowatt erhebt · h zu 12 Cent.

Kohlenstoff-Festnahme

Zurzeit wird die Festnahme des Kohlendioxyds auf einem in großem Umfang durch die Absorption des Kohlendioxyds auf verschiedene Amin-basierte Lösungsmittel durchgeführt. Andere Techniken werden zurzeit, wie Druck-Schwingen-Adsorption, Temperaturschwingen-Adsorption, Gastrennungsmembranen und Kryogenik untersucht. Neue Vorstudien schließen Flusen-Festnahme und Konvertierung zu Natron und Gebrauch von Algen für die Konvertierung zum Brennstoff oder Futter ein.

In Kohlekraftwerken, den Hauptalternativen zur Nachinstallation sind Amin-basierte Absorber zu vorhandenen Kraftwerken zwei neue Technologien: Kohlenvergasungsvereinigter Zyklus und Oxy-Kraftstoffverbrennen. Vergasung erzeugt zuerst einen "syngas" in erster Linie Wasserstoffs und Kohlenmonoxids, das mit dem vom Flusen-Benzin gefilterten Kohlendioxyd verbrannt wird. Oxy-Kraftstoffverbrennen verbrennt die Kohle in Sauerstoff statt Luft, nur Kohlendioxyd und Wasserdampf erzeugend, die relativ leicht getrennt werden. Einige der Verbrennungsprodukte müssen in den Verbrennungsraum entweder vorher oder nach der Trennung zurückgegeben werden, sonst würden die Temperaturen für die Turbine zu hoch sein.

Eine andere langfristige Auswahl ist Kohlenstoff-Festnahme direkt von der Luft mit Hydroxyd. Die Luft würde seines CO Inhalts wörtlich geschrubbt. Diese Idee bietet eine Alternative zu nicht an Kohlenstoff hat Brennstoffe für den Transport-Sektor gestützt.

Beispiele des Kohlenstoff-Ausschlusses an Kohlenwerken schließen sich umwandelnden Kohlenstoff von Schornsteinen in Natron und Alge-basierte Kohlenstoff-Festnahme ein, Lagerung durch das Umwandeln von Algen in den Brennstoff oder das Futter überlistend.

Ozeane

Eine andere vorgeschlagene Form des Kohlenstoff-Ausschlusses im Ozean ist direkte Einspritzung. In dieser Methode wird Kohlendioxyd direkt ins Wasser an der Tiefe gepumpt und erwartet, "Seen" von flüssigem CO am Boden zu bilden. Experimente, die im gemäßigten zu tiefem Wasser (350-3600 m) ausgeführt sind, zeigen an, dass der flüssige CO reagiert, um festen CO clathrate Hydrat zu bilden, das sich allmählich im Umgebungswasser auflöst.

Diese Methode hat auch potenziell gefährliche Umweltfolgen. Das Kohlendioxyd reagiert wirklich mit dem Wasser, um kohlenstoffhaltige Säure, HCO zu bilden; jedoch bleiben meiste (nicht weniger als 99 %) als aufgelöster molekularer CO. Das Gleichgewicht würde zweifellos unter den Bedingungen des Hochdrucks im tiefen Ozean ziemlich verschieden sein. Außerdem, wenn bakterielle Tiefseemethanogens, die Kohlendioxyd reduzieren, auf das Kohlendioxyd-Becken stoßen sollten, können Niveaus von Methan-Benzin zunehmen, zur Generation eines noch schlechteren Treibhausgases führend.

Die resultierenden Umwelteffekten auf benthic Lebensformen des bathypelagic, abyssopelagic und der hadopelagic Zonen sind unbekannt. Wenn auch Leben scheint, in den tiefen Ozeanwaschschüsseln ziemlich spärlich zu sein, konnten Energie und chemische Effekten in diesen tiefen Waschschüsseln weit reichende Implikationen haben. Viel mehr Arbeit ist hier erforderlich, um das Ausmaß der potenziellen Probleme zu definieren.

Kohlenstoff-Lagerung in oder unter Ozeanen kann mit der Tagung auf der Verhinderung der Seeverschmutzung durch das Abladen von der Verschwendung und Anderen Sache nicht vereinbar sein.

Eine zusätzliche Methode des langfristigen Ozeanausschlusses ist, Getreide-Rückstand wie Getreide-Stiele oder Überheu in große belastete Ballen der Biomasse zu sammeln und es in den alluvialen Anhänger-Gebieten der tiefen Ozeanwaschschüssel abzulegen. Das Fallen dieser Rückstände in alluvialen Anhängern würde die Rückstände veranlassen, im Schlamm auf dem Meeresboden schnell begraben zu werden, die Biomasse für sehr lange Perioden absondernd. Alluviale Anhänger bestehen in allen Ozeanen in der Welt und Meeren, wo Flussdeltas der Rand des Festlandsockels wie die Mississippi alluvialer Anhänger im Golf Mexikos und des Nils alluvialer Anhänger in Mittelmeer zurückgehen. Eine Kehrseite würde jedoch eine Zunahme im aerobic Bakterienwachstum wegen der Einführung der Biomasse sein, zu mehr Konkurrenz für Sauerstoff-Mittel im tiefen Meer führend, das der Sauerstoff-Minimum-Zone ähnlich ist.

Geologischer Ausschluss

Die Methode des Geo-Ausschlusses oder der geologischen Lagerung schließt Einspritzen-Kohlendioxyd direkt in unterirdische geologische Bildungen ein. Ölfelder neigend, sind Salzquelle aquifers und unminable Kohlenflöze als Lagerungsseiten angedeutet worden. Höhlen und alte Gruben, die allgemein verwendet werden, um Erdgas zu versorgen, werden wegen eines Mangels an der Lagerungssicherheit nicht betrachtet.

CO ist ins Neigen von Ölfeldern seit mehr als 40 Jahren eingespritzt worden, um Ölwiederherstellung zu vergrößern. Diese Auswahl ist attraktiv, weil die Lagerungskosten durch den Verkauf von zusätzlichem Öl ausgeglichen werden, das wieder erlangt wird. Gewöhnlich ist die zusätzliche 10-15-%-Wiederherstellung des ursprünglichen Öls im Platz möglich. Weitere Vorteile sind die vorhandene Infrastruktur und die geophysikalische und geologische Information über das Ölfeld, das von der Ölerforschung verfügbar ist. Ein anderer Vorteil, CO in Ölfelder einzuspritzen, ist, dass CO in Öl auflösbar ist. Dissolving CO in Öl senkt die Viskosität des Öls und reduziert seine Grenzflächenspannung, die die Ölbeweglichkeit vergrößert. Alle Ölfelder haben eine geologische Barriere, die nach oben gerichtete Wanderung von Öl verhindert. Als der grösste Teil von Öl und Benzin ist im Platz für Millionen zu Dutzenden Millionen von Jahren gewesen, entleerte Öl- und Gasreservoire können Kohlendioxyd seit Millennien enthalten. Identifizierte mögliche Probleme sind die vielen 'Leckstelle'-Gelegenheiten, die durch alte Ölquellen, das Bedürfnis nach dem hohen Spritzendruck und der Ansäuerung zur Verfügung gestellt sind, die die geologische Barriere beschädigen kann. Andere Nachteile von alten Ölfeldern sind ihr beschränkter geografischer Vertrieb und Tiefen, die hohen Spritzendruck für den Ausschluss verlangen. Unter einer Tiefe von ungefähr 1000 M wird Kohlendioxyd als eine superkritische Flüssigkeit, ein Material mit der Dichte einer Flüssigkeit, aber die Viskosität und diffusivity eines Benzins eingespritzt.

Kohlenflöze von Unminable können verwendet werden, um CO zu versorgen, weil CO zur Kohlenoberfläche absorbiert, sichere langfristige Lagerung sichernd. Im Prozess veröffentlicht es Methan, das vorher zur Kohlenoberfläche adsorbiert wurde und das wieder erlangt werden kann. Wieder kann der Verkauf des Methans verwendet werden, um die Kosten der CO Lagerung auszugleichen. Ausgabe oder das Brennen des Methans würden natürlich mindestens das erhaltene Ausschluss-Ergebnis teilweise ausgleichen - außer, wenn dem Benzin erlaubt wird, in die Atmosphäre in bedeutenden Mengen zu flüchten: Methan hat ein höheres Erderwärmungspotenzial als CO.

Salzquelle aquifers enthält hoch mineralized Salzwasser und ist bis jetzt von keinem Vorteil für Menschen außer in einigen Fällen betrachtet worden, wo sie für die Lagerung der chemischen Verschwendung verwendet worden sind. Ihre Vorteile schließen ein großes potenzielles Lagerungsvolumen und relativ allgemeines Ereignis ein, das die Entfernung reduziert, über die CO transportiert werden muss. Der Hauptnachteil der Salzquelle aquifers ist, dass relativ wenig über sie im Vergleich zu Ölfeldern bekannt ist. Ein anderer Nachteil der Salzquelle aquifers ist, dass als der Salzgehalt der Wasserzunahmen weniger CO in die wässrige Lösung aufgelöst werden kann. Um die Lagerungskosten annehmbar zu halten, kann die geophysikalische Erforschung beschränkt werden, auf größere Unklarheit über die Struktur eines gegebenen aquifer hinauslaufend. Verschieden von der Lagerung in Ölfeldern oder Kohlenbetten wird kein Seitenprodukt die Lagerungskosten ausgleichen. Die Leckage von CO zurück in die Atmosphäre kann ein Problem in der Salz-Aquifer Lagerung sein. Jedoch zeigt aktuelle Forschung, dass mehrere Abfangen-Mechanismen die CO Untergrundbahn unbeweglich machen, die Gefahr der Leckage reduzierend.

Ein Hauptforschungsprojekt das Überprüfen des geologischen Ausschlusses des Kohlendioxyds wird zurzeit an einem Ölfeld an Weyburn in südöstlichem Saskatchewan durchgeführt. In der Nordsee Norwegens Statoil Erdgas-Plattform zieht Sleipner Kohlendioxyd aus dem Erdgas mit Amin-Lösungsmitteln ab und verfügt über dieses Kohlendioxyd durch den geologischen Ausschluss. Sleipner reduziert Emissionen des Kohlendioxyds um etwa eine Million Tonnen pro Jahr. Die Kosten des geologischen Ausschlusses sind hinsichtlich der gesamten Betriebskosten gering. Bezüglich des Aprils 2005 betrachtet BP eine Probe mit dem groß angelegten Ausschluss des Kohlendioxyds als abgezogen von Kraftwerk-Emissionen im Ölfeld von Miller, weil seine Reserven entleert werden.

Im Oktober 2007 hat das Büro von der Wirtschaftsgeologie an Der Universität Texas an Austin einen 10-jährigen Untervertrag von $ 38 Millionen erhalten, um das erste intensiv kontrollierte, langfristige Projekt in den Vereinigten Staaten zu führen, die die Durchführbarkeit studieren, ein großes Volumen von CO für die unterirdische Lagerung einzuspritzen. Das Projekt ist ein Forschungsprogramm der Südostregionalkohlenstoff-Ausschluss-Partnerschaft (SECARB), der vom Nationalen Energietechnologielaboratorium des amerikanischen Energieministeriums (DOE) gefördert ist. Die SECARB Partnerschaft wird CO Spritzenrate und Lagerungskapazität in der Tuscaloosa-Jungfernrebe geologisches System demonstrieren, das sich von Texas nach Florida streckt. Im Fall 2007 beginnend, wird das Projekt CO im Verhältnis von einer Million Tonnen pro Jahr, seit bis zu 1.5 Jahren, ins Salzwasser bis zu unter der Landoberfläche in der Nähe vom Ölfeld Cranfield über den Osten von Natchez, die Mississippi einspritzen. Experimentelle Ausrüstung wird die Fähigkeit des Untergrunds messen, CO zu akzeptieren und zu behalten.

Mineralausschluss

Mineralausschluss hat zum Ziel, Kohlenstoff in der Form von festen Karbonat-Salzen zu fangen. Dieser Prozess kommt langsam in der Natur vor und ist für die Absetzung und Anhäufung von Kalkstein im Laufe der geologischen Zeit verantwortlich. Die kohlenstoffhaltige Säure in Grundwasser reagiert langsam mit dem komplizierten Silikat , um Kalzium, Magnesium, Alkalien und Kieselerde aufzulösen und einen Rückstand von Tonmineralen zu verlassen. Das aufgelöste Kalzium und Magnesium reagieren mit dem Bikarbonat, um Kalzium- und Magnesium-Karbonate, ein Prozess dass Organismus-Gebrauch hinabzustürzen, um Schalen zu machen. Wenn die Organismen sterben, werden ihre Schalen als Bodensatz abgelegt und verwandeln sich schließlich in Kalkstein. Kalksteine haben mehr als Milliarden von Jahren der geologischen Zeit angesammelt und enthalten viel Kohlenstoff der Erde. Andauernde Forschung hat zum Ziel, ähnliche Reaktionen zu beschleunigen, die mit alkalischen Karbonaten verbunden sind.

Mehrere Serpentinite-Ablagerungen werden untersucht, weil potenziell in großem Umfang CO Lagerung wie diejenigen sinkt, die in NSW, Australien gefunden sind, wo das erste Mineral carbonation Versuchspflanzenprojekt laufend ist. Der vorteilhafte Wiedergebrauch des Magnesium-Karbonats von diesem Prozess konnte feedstock für neue Produkte zur Verfügung stellen, die für die gebaute Umgebung und Landwirtschaft entwickelt sind, ohne den Kohlenstoff in die Atmosphäre zurückzugeben und so als ein Kohlenstoff-Becken zu handeln.

Eine vorgeschlagene Reaktion ist die des olivine-reichen Felsens dunite oder sein wasserhaltiger gleichwertiger serpentinite mit dem Kohlendioxyd, um den Karbonat-Mineralmagnesit, plus die Kieselerde und das Eisenoxid (Magneteisenstein) zu bilden.

Ausschluss von Serpentinite wird wegen der nichttoxischen und stabilen Natur des Magnesium-Karbonats bevorzugt. Die idealen Reaktionen sind mit dem Magnesium endmember Bestandteile des olivine (Reaktion 1) oder schlangenförmig verbunden (Reaktion 2), die Letzteren sind früher olivine durch die Hydratation und silicification (Reaktion 3) zurückzuführen gewesen. Die Anwesenheit von Eisen im olivine oder schlangenförmig reduziert die Leistungsfähigkeit des Ausschlusses, da die Eisenbestandteile dieser Minerale zu Eisenoxid und Kieselerde (Reaktion 4) zusammenbrechen.

Reaktionen von Serpentinite

Reaktion 1

Mg-olivine + Kohlendioxyd Magnesit + Kieselerde + Wasser

: MgSiO + 2CO → 2MgCO + SiO + HO

Reaktion 2

Schlangenförmig + Kohlendioxyd Magnesit + Kieselerde + Wasser

:Mg [SiO (OH)] + 3CO → 3MgCO + 2SiO + 2HO

Reaktion 3

Mg-olivine + Wasser + Kieselerde schlangenförmiger

: 3MgSiO + 2SiO + 4HO 2 Mg [SiO (OH)

Reaktion 4

Fe-olivine + Wasser Magneteisenstein + Kieselerde + Wasserstoff

:3FeSiO + 2HO → 2FeO + 3SiO + 2H

Fachwerk von Zeolitic imidazolate

Fachwerk von Zeolitic imidazolate ist ein metallorganisches Fachwerk-Kohlendioxyd-Becken, das verwendet werden konnte, um Industrieemissionen des Kohlendioxyds aus der Atmosphäre zu behalten.

Tendenzen in der Becken-Leistung

Gemäß einem Bericht in der Zeitschrift Nature (November 2009) das erste Jahr für Jahr Buchhaltung dieses Mechanismus während des Industriezeitalters und das erste Mal haben Wissenschaftler es wirklich gemessen, weist darauf hin, dass "sich die Ozeane anstrengen, mit steigenden Emissionen — eine Entdeckung mit potenziell breiten Implikationen für das zukünftige Klima Schritt zu halten." Mit Gesamtweltemissionen von fossilen Brennstoffen, die schnell wachsen, kann sich das Verhältnis von Emissionen des fossilen Brennstoffs, die von den Ozeanen seit 2000 gefesselt sind, um nicht weniger als 10 % geneigt haben, anzeigend, dass mit der Zeit der Ozean "ein weniger effizientes Becken von künstlichem Kohlenstoff werden wird." Samar Khatiwala, ein Meereskundler an der Universität von Columbia beschließt, dass die Studien darauf hinweisen, dass "wir auf diesem Becken nicht zählen können, das in der Zukunft funktioniert, wie sie in der Vergangenheit haben und fortsetzen, unseren jemals wachsenden Appetit auf fossile Brennstoffe zu subventionieren." Jedoch zeigt ein neuer Vortrag von Wolfgang Knorr an, dass sich der Bruchteil von gefesselten vom Kohlenstoff-Becken seit 1850 nicht geändert hat.