카본 싱크

Carbon sink
이 빠른 탄소 순환의 도표는 매년 수십억 톤의 탄소가 육지, 대기, 토양, 해양 사이에서 이동하는 것을 보여준다.노란색 숫자는 천연 플럭스이고 빨간색은 연간 수십억 톤의 탄소에 대한 인간의 기여입니다.흰색 숫자는 저장된 탄소를 나타냅니다.

탄소제거원은 자연적이든 그렇지 않든 탄소함유 화합물을 무기한 축적 및 저장하여 대기 [1]중 이산화탄소(CO2)를 제거하는 모든 것을 말한다.

전세계적으로 가장 중요한 탄소 흡수원은 식물과 [2]바다이다.CO흡수의 중요성에 대한 대중의 인식은 1997년 교토 의정서 통과 이후 증가하여 탄소 [3]상쇄의 형태로 CO흡수의 사용을2 촉진하고 있다.이 프로세스를 강화하기 위해 사용되는 다양한 전략도 있습니다.토양은 중요한 탄소 저장 매체이다.집약적인 농업으로 인해 농업 지역의 토양에 남아 있는 유기 탄소의 대부분이 고갈되었다."블루 카본"은 해양 생태계를 통해 고정된 탄소를 의미합니다.맹그로브, 소금 습지, 해초는 해양 식물의 대부분을 차지하며 많은 양의 탄소를 저장한다.

토양과 [1]바다에서 자연적 고립을 강화하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다.또한, 변경된 건축 자재, 탄소 포집 및 저장, 지질 [4][5]격리 등 다양한 인공 격리 이니셔티브가 진행 중입니다.

일반

CO의2 공기-해상

대기 중 이산화탄소의 증가는 지구 기온의 상승을 의미한다.이산화탄소의 양은 육상 식물의 광합성과 동적 평형에서 자연적으로 변화한다.자연 싱크는 다음과 같습니다.

  • 흙은 탄소 저장고이자 활성 탄소 [6]싱크대이다.
  • 풀과 나무가 있는 육생식물에 의한 광합성은 성장기에 탄소 흡수원 역할을 할 수 있게 해준다.
  • 용해성 및 생물학적 펌프를 통한 해양 이산화탄소 흡수

인공 싱크대의 생성은 논의되고 있지만,[7] 아직 물질적 규모로 대기 중 탄소를 제거하는 주요 인공 시스템은 없다.

탄소원에는 에너지와 [8]운송을 위해 인간이 화석 연료(석탄, 천연가스, 석유)를 연소시키는 것이 포함된다.

교토의정서

교토의정서는 이산화탄소(CO2) 배출과 대기 중의 온실 가스(GHG)의 존재를 줄이기 위한 국제 협정이었다.교토의정서의 기본 원칙은 선진국들이 이산화탄소2 배출량을 줄일 필요가 있다는 것이었다.식생은 이산화탄소를 흡수하기 때문에, 교토의정서는, 넓은 면적의 숲을 가진 Annex I국가가 탄소 격리를 인정하는 「제거 유닛」을 발행할 수 있도록 하고 있다.추가 단위는 목표 배출량을 더 쉽게 달성할 수 있게 해줍니다.숲은 녹말, 셀룰로오스, 리그닌 및 기타 목재 바이오매스의 성분으로 광합성을 통해 매년 헥타르당 10~20톤(4.0~8.0톤/acre, 4.5~8.9톤/acre)을 흡수하는 것으로 추정된다.이는 온대 숲과 플랜테이션에 대해 잘 문서화되어 있지만, 열대림의 동물군은 이러한 전지구적 [9]추정에 몇 가지 제한을 두고 있다.

일부 국가는 탄소배출권 시장에서 다른 나라의 미사용 탄소배출허용량을 구입하여 배출권 거래를 모색하고 있다.온실가스 배출에 대한 전반적인 제한이 시행된다면, 상한제와 무역 시장 메커니즘은 [10]배출을 줄일 수 있는 비용 효율적인 방법을 찾을 수 있을 것으로 예상된다.전 세계 모든 시장에 대한 탄소 감사 제도는 아직 존재하지 않으며, 교토의정서에도 명시되어 있지 않다.국가 탄소 배출은 스스로 선언된다.

청정 개발 메커니즘에서는 교토 의정서(2008–2012)의 첫 번째 약속 기간 동안 조림 및 재림만이 인증된 배출량 감소(CER)를 생성할 수 있다.산림보전활동이나 기존 탄소자원의 보존에 의한 배출량 삭감을 초래할 수 있는 삼림파괴를 회피하는 활동은 [11]현시점에서는 대상이 되지 않는다.또한 농업용 탄소 격리도 [12]아직 불가능합니다.

육상 및 해양 환경에서의 보관

의 시리즈의 일부
탄소 순환
Forms of organic matter.webp
지역별
이산화탄소
탄소의 형태
대사 경로
탄소호흡
카본펌프
탄소 격리
메탄
생물 지구 화학
다른.

토양

토양은 단기 또는 장기 탄소 저장 매체를 나타내며, 모든 육상 식물과 대기를 [13][14][15]합친 것보다 더 많은 탄소를 함유하고 있다.식물 쓰레기와 숯을 포함한 다른 바이오매스는 토양에 유기물로 축적되어 화학적 풍화 및 생물학적 열화에 의해 분해된다.셀룰로오스,[16] 헤미셀룰로오스, 리그닌, 지방족 화합물, 왁스 및 테르페노이드와 같은 보다 저항성이 강한 유기 탄소 중합체를 부식체로 집합적으로 유지한다.유기물은 북미의 한대림이나 러시아의 타이가와 같은 추운 지역의 쓰레기와 토양에 축적되는 경향이 있다.잎 더미와 부식액은 고온과 강우에 의한 광범위한 침출로 인해 아열대와 열대 기후 조건에서 빠르게 산화되고 보존 상태가 좋지 않다.이동 재배나 화전 농업이 행해지는 지역은 일반적으로 버려지기 전에 2~3년 정도만 비옥하다.이 열대 정글은 필요한 영양분을 보존하고 순환시키는 데 매우 효율적이라는 점에서 산호초와 유사하며, 영양 [17]사막에서의 푸르름을 설명한다.전세계 많은 농업 지역에 남아있는 많은 유기 탄소는 집약적인 농업 [18]관행으로 인해 심각하게 고갈되었습니다.

초원은 주로 광활한 섬유질 뿌리 매트에 저장되는 토양 유기물에 기여한다.부분적으로 이러한 지역의 기후 조건(예: 더 낮은 온도와 반건조~건조 상태) 때문에 이러한 토양은 상당한 양의 유기물을 축적할 수 있다.이것은 강우량, 겨울의 길이, 그리고 번개에 의한 자연발생 초원의 빈도에 따라 달라질 수 있다.이러한 화재는 이산화탄소를 방출하지만, 초원의 질을 전반적으로 향상시켜 부식물질에 남아 있는 탄소의 양을 증가시킨다.그들은 또한 이산화탄소로 [19]크게 분해되지 않는 바이오카르의 형태로 탄소를 토양에 직접 축적한다.

산불은 흡수된 탄소를 대기 [20]중으로 방출하고, 토양 [21]유기물의 산화가 급격히 증가하여 삼림 벌채가 일어난다.

이탄 습지의 유기물은 표면 아래에서 느린 혐기성 분해 과정을 거친다.이 과정은 매우 느려서 대부분의 경우 늪이 빠르게 성장하고 방출되는 것보다 더 많은 탄소를 대기에서 고정시킵니다.시간이 지날수록 이탄은 더 깊어진다.이탄 습지에는 육지 식물과 [22]토양에 저장된 탄소의 약 4분의 1이 있다.

수력 발전 댐 건설로 숲이 범람하는 경우와 같이 일부 조건에서는 숲과 이탄 늪이 CO의2 원천이 될 수 있다.홍수가 나기 전에 숲과 이탄을 수확하지 않는 한,[23] 썩은 초목은 화석 연료 발전소에서 방출되는 탄소의 양에 버금가는 CO와 메탄의 원천이다2.

재생농업

다음 항목도 참조하십시오.생물질문

현재의 농업 관행은 토양에서 탄소 손실을 초래한다.개선된 농업 관행이 토양의 탄소 스펀지가 탄소와 물을 저장하는 능력을 향상시킬 수 있다는 제안이 제기되어 왔다.현재의 세계적인 과잉 방목 관행은 많은 초원의 토양 탄소 [24]스펀지로서의 성능을 크게 떨어뜨리고 있다.Rodale Institute는 재생 농업이 1500만 km(36억 에이커)의2 경작지에서 행해진다면 현재 이산화탄소2 [25]배출량의 40%를 줄일 수 있다고 말합니다.그들은 농업용 탄소 격리가 지구 온난화를 완화할 가능성이 있다고 주장한다.생물학적 기반 재생 관행을 사용할 때, 이러한 극적인 편익은 수확량이나 농부 [26]이익의 감소 없이 달성할 수 있다.유기적으로 관리되는 토양은 온실가스에서 나오는 이산화탄소를 식량 생산 [18]자산으로 바꿀 수 있다.

2006년 미국의 이산화탄소 배출량은 주로 화석 연료 연소로 약 59억 톤(65억 쇼트 [27]톤)으로 추정되었다.미국의 176만km2(4억3400만에이커) 농경지에서 연간 220t/km2(2000lb/acre)의 격리율을 달성하면 연간 약 15억t(16억 쇼트톤)의 이산화탄소가 격리돼 미국 전체 화석연료 [18]배출량의 약 4분의 1을 줄일 수 있다.

바다

이 섹션은 Blue carbon에서 발췌한 것입니다.[편집]
헥타르당 블루카본 생태계의 경제적 가치 추정치.UNEP/GRID-Arendal의 [28][29]2009년 데이터를 기반으로 합니다.
블루카본은 세계의 해양 및 해안 생태계에 의한 탄소 격리(지구 대기 중 이산화탄소의 제거)로, 주로 조류, 해초, 대조류, 맹그로브, 염습지 및 해안 습지의 다른 식물에 의해 이루어진다.이것은 식물의 성장과 토양에 유기물이 축적되고 매장됨으로써 발생합니다.바다는 지구의 70%를 차지하고 있기 때문에 해양 생태계 복원은 푸른 탄소 개발 잠재력이 가장 크다.연구는 진행 중이지만, 어떤 경우에는 이러한 생태계가 육지 숲보다 훨씬 더 많은 탄소를 제거하고 수천 년 동안 저장한다는 것이 밝혀졌습니다.

자연 격리 강화

포레스트

다음 항목도 참조하십시오.생물질문

숲은 탄소 [30][31][32]저장고일 수 있고, 밀도나 면적이 증가하면 이산화탄소 흡수원이 된다.캐나다의 한대림에서는 총 탄소의 80%가 죽은 유기물로 [33]토양에 저장된다.리즈 대학의 아프리카, 아시아, 남미 열대림에 대한 40년간의 연구는 열대림이 화석 연료에 의해 첨가된 모든 이산화탄소의 약 18%를 흡수한다는 것을 보여주었다.네이처 저널에 2020년에 발표된 연구에 따르면, 지난 30년 동안, 온전한 열대 우림이 흡수하는 탄소의 양이 감소했다고 합니다.

산림 탄소 풀의 탄소 재고 비율, 2020년[34]

산림의 총 탄소 재고는 1990년 668기가토넨에서 [35]2020년 662기가토넨으로 감소했다.그러나 다른 연구에 따르면 1981년부터 2016년까지 누적된 지상 탄소 흡수원의 12.4%를 차지했던 1981년 이후 전 세계적으로 잎 면적 지수가 증가한 것으로 나타났다.반면, CO 수정 효과는2 싱크대의 47%를 차지했고, 기후 변화는 싱크대를 28.[36]6% 감소시켰다.

2019년에는 고온, 가뭄, 삼림 벌채로 인해 1990년대보다 탄소를 3분의 1 적게 차지했습니다.전형적인 열대림은 2060년대에 [37]탄소원이 될 수도 있다.진정한 성숙한 열대림은 정의상 빠르게 성장하며, 나무마다 매년 최소 10그루의 새로운 나무가 생산됩니다.FAO와 UNEP의 연구에 근거해, 아시아의 숲은 매년 헥타르 당 약 5톤의 이산화탄소를 흡수하는 것으로 추정되고 있다.산림에 의한 탄소 격리의 전지구적 냉각 효과는 산림의 재생이 햇빛의 반사(알베도)를 감소시킬 수 있다는 점에서 부분적으로 균형을 이룬다.중위도부터 고위도 숲은 평지보다 눈 오는 계절에 알베도가 훨씬 낮아 온난화에 기여한다.숲과 초원 사이의 알베도 차이의 영향을 비교한 모델링은 온대 지역의 숲 토지 면적을 확장하는 것이 일시적인 냉각 [38][39][40][41]효과만을 제공한다는 것을 보여준다.

2004년(EPA 통계를[42] 이용할 수 있는 가장 최근의 해) 미국의 산림은 화석 연료(석탄, 석유 및 천연 가스; 5,657 메가톤[44])의 연소로 인해 미국에서 방출되는 이산화탄소의 10.6%(637 메가톤)[43]를 격리시켰다.도시 나무들은 또 다른 1.5%(88메가톤)[43]를 격리시켰다.교토의정서에 규정된 미국의 이산화탄소 배출량을 7% 더 줄이려면 "텍사스(브라질 면적의 8%) 크기"[45]를 30년마다 심어야 한다.탄소 상쇄 프로그램은 나무 한 그루당 0.10달러에 불과한 비용으로 매년 빠르게 자라는 수백만 그루의 나무를 심고 있습니다. 이 나무들 중 100만 그루의 평균 수명에 걸쳐 100만 톤의 [46][47]이산화탄소를 처리할 수 있습니다.캐나다에서 목재 수확을 줄이는 것은 수확과 수확한 숲의 재생과 함께 제조된 목재 제품에 저장된 탄소의 조합 때문에 이산화탄소 배출에 거의 영향을 미치지 않을 것이다.게다가, 수확으로 방출되는 탄소의 양은 산불과 다른 자연 [33]교란으로 인해 매년 손실되는 탄소의 양에 비해 적다.

기후변화에 관한 정부간 패널은 "숲에서 연간 목재 섬유 또는 에너지의 지속적인 생산량을 생산하면서 산림 탄소 재고를 유지 또는 증가시키는 것을 목표로 하는 지속 가능한 산림 관리 전략이 가장 큰 지속적인 완화 효과를 [48]창출할 것"이라고 결론지었다.지속 가능한 관리 관행은 잠재적으로 장기간에 걸쳐 숲이 더 높은 속도로 성장하도록 유지하므로 관리되지 않는 [49]숲과 더불어 순 격리 혜택을 제공합니다.

숲의 기대 수명은 나무 종, 현장 조건 및 자연 교란 패턴에 의해 영향을 받아 전 세계적으로 다양하다.어떤 숲에서는 탄소가 수세기 동안 저장될 수 있는 반면, 다른 숲에서는 탄소가 화재를 대체하기 위해 자주 방출된다.스탠드 교체 행사 전에 수확된 숲은 [50]목재와 같은 제조된 임산물에서 탄소를 유지할 수 있도록 한다.그러나 벌목된 숲에서 제거된 탄소의 일부만이 내구재와 건물로 남게 된다.나머지는 펄프, 종이, 팔레트와 같은 제재소 부산물로 끝나게 되며, 이는 종종 수명 주기가 끝날 때 소각(대기로의 탄소 방출)으로 끝나게 됩니다.예를 들어, 1900년부터 1992년까지 오리건과 워싱턴의 숲에서 수확된 1,692메가톤의 탄소 중 23%만이 [51]임산물에서 장기 저장된다.

바다

시리즈의 일부
생물 지구 화학적 순환
Rock cycle nps 2.png
물의 순환
탄소 순환
영양 주기
암석 주기
해양 사이클
메탄 주기
기타 사이클
관련 토픽
연구 그룹
다음 항목도 참조하십시오.철분 비료, 풍화, 해양 영양 강화

바다의 탄소 격리 효율을 높이는 한 가지 방법은 바다의 특정 지역에 헤마타이트(산화철) 또는 멜란테라이트(황산철) 형태의 극미량 철 입자를 첨가하는 것이다.이것은 플랑크톤의 성장을 촉진하는 효과가 있다.철분은 식물성 플랑크톤에 중요한 영양소이며, 보통 대륙붕을 따라 솟아오르는 것, 강과 하천으로부터의 유입, 그리고 대기 중에 떠다니는 먼지의 퇴적물을 통해 얻을 수 있습니다.해양 철의 천연 공급원은 최근 수십 년 동안 감소하고 있으며, [52]해양 생산성의 전반적인 감소에 기여하고 있다.그러나 철분 영양소의 존재 하에서 플랑크톤 개체수는 빠르게 증가하거나 '피어나'고 있으며, 지역 전체의 바이오매스 생산성의 기반을 확장하고 광합성을 통해 대기 중 상당한 양의 이산화탄소를2 제거한다.2002년 남극 주변의 남해에서 실시된 한 실험은 물에 [53]첨가된 철 원자마다 10,000에서 100,000개의 탄소 원자가 가라앉는다는 것을 보여준다.적절한 규모로 바다의 일부에 철분 영양소를 적용하면 해양 생산성을 회복하는 동시에 [52]대기에 대한 인간의 이산화탄소 배출을 완화시키는 복합적인 효과를 얻을 수 있다.

해양 생태계에 대한 주기적인 소규모 식물성 플랑크톤의 영향이 불분명하기 때문에, 더 많은 연구가 도움이 될 것이다.식물성 플랑크톤은 대기 중에 디메틸 황화물(DMS)과 같은 물질이 방출되어 구름 응축핵(CCN)[54]을 제공함으로써 구름 형성에 복합적인 영향을 미친다.

철분뿐만 아니라 질산염, 인산염, 실리카와 같은 다른 영양소는 해양 수정을 일으킬 수 있다.수정 [55]펄스를 사용하는 것이 지속적인 수정보다 탄소를 해저로 옮기는 데 더 효과적일 수 있다는 추측이 있었다.

그러나 독성 식물성 플랑크톤 성장(예: "적조")의 가능성 증가, 과잉 성장에 의한 수질 저하, 그리고 동물성 플랑크톤, 어류, 산호 [56][57]등 다른 해양 생물에 해를 끼치는 지역의 산소 부족 증가 등의 이유로 바다에 철을 파종하는 것에 대한 논란이 있다.

토양

1850년대 이후, 세계의 많은 초원이 경작되고 경작지로 전환되어 대량의 토양 유기 탄소가 빠르게 산화되었다.그러나 2004년(EPA 통계를 이용할 수 있는 가장 최근의 해) 미국에서는 목초지를 포함한 농업용 토양이 화석 연료의 연소(5988메가톤)[44]에 의해 미국에서 방출된 탄소량의 0.8%(46메가톤)[43]를 격리시켰다.이 고립의 연간 액수는 1998년 [58][43]이후로 점차 증가하고 있다.

토양에서 탄소 격리를 크게 강화하는 방법에는 노틸 농업, 잔존물 멀칭, 덮개 작물 재배, 그리고 작물 순환 등이 있는데, 이것들은 모두 전통적인 [59][60]농업보다 유기농 농업에서 더 널리 사용되고 있다.현재 미국 농경지의 5%만이 노틸과 잔류멀칭을 사용하고 있기 때문에 탄소 [61]격리 가능성이 크다.목초지로의 전환, 특히 방목을 잘 관리하면 토양에서 더 많은 탄소를 격리시킬 수 있다.

인공 고탄소 토양인 테라 프레타도 격리 메커니즘으로 조사되고 있다.바이오매스를 열분해함으로써, 탄소의 약 절반이 수세기 동안 토양에서 지속될 수 있는 숯으로 환원될 수 있고, 특히 열대 토양에서 유용한 토양 수정을 [62][63]할 수 있습니다.

"인류 역사상, 영구 동토층은 수 세기 동안 얼어붙은 층에 식물과 동물 물질을 가두는 지구 최대의 탄소 흡수원이었습니다.현재 약 1,600억 톤의 탄소를 저장하고 있는데, 이는 오늘날 대기 중 탄소의 두 배가 넘는 양입니다.하지만 기온 상승 덕분에 영구 동토층이 갈라지고 없어지고 있습니다."[64]세르게이 지모프는 초원과 대형 북극 포유류 [65]초식동물의 복원을 통해 이 주요 탄소 격리 메커니즘을 복원하고 보호할 것을 제안했다.

사바나

멀리 북쪽 호주 사바나에서 화상이 통제되면 전체 탄소 흡수원이 발생할 수 있습니다.한 가지 실행 예는 "서부 Arnhem Land 28,000km에2 걸친 전략적 화재 관리"를 도입하기 시작한 서부 Arnhem 화재 관리 협정이다.건기 초기에 의도적으로 통제된 화상을 시작하면 더 강하고 늦은 건기 화재에 비해 연소 면적이 감소하는 연소 및 미연소 상태의 모자이크가 발생합니다.이른 건기에는 건기 후반보다 습도가 높고 온도가 낮으며 바람이 약하다.불은 밤새 꺼지는 경향이 있다.초기 통제된 화상은 또한 잔디와 나무 바이오매스의 [66]연소 비율을 감소시킵니다.2007년 [67]현재 256,000톤의 CO2 배출량을 감축하고 있습니다.

인공 격리

탄소를 인위적으로 격리(즉, 탄소 순환의 자연적 과정을 사용하지 않음)하기 위해서는 먼저 포집해야 하며, 지속적인 사용(예: 지속적인 사용)에 의해 탄소가 풍부한 기존 물질에서 (연소, 붕괴 등에 의해) 대기 중으로 다시 방출되는 것을 상당히 지연시키거나 방지해야 한다.동작).그 후 수동적으로 저장되거나 시간이 지남에 따라 다양한 방법으로 생산적으로 사용될 수 있습니다.예를 들어, 수확 시 목재는 즉시 연소되거나 연료로 사용되어 탄소를 대기 중으로 되돌릴 수 있으며, 건축 또는 다양한 내구 제품에 통합되어 수년 또는 [68]수세기에 걸쳐 탄소를 격리시킬 수 있습니다.

매우 신중하게 설계되고 내구성이 뛰어나며 에너지 효율이 높고 에너지 포집력이 뛰어난 빌딩은 (탄소가 풍부한 건축자재에서) 모든 자재의 취득 및 통합에 의해 배출되는 탄소 수 또는 그 이상의 탄소를 격리시킬 수 있는 가능성이 있으며, 구조물이 건설되는 동안 "에너지 수입"에 의해 방출되는 탄소 수보다 더 많습니다.(아마도 다세기적인) 존재입니다.이러한 구조는 "탄소 중립" 또는 "탄소 음극"으로 불릴 수 있다.건물 건설 및 운영(전기 사용량, 난방 등)은 연간 대기 [69]중 인간이 발생시키는 탄소 첨가량의 거의 절반을 차지할 것으로 추정된다.

천연가스 정화 시설은 종종 드라이아이스 막힘 가스 탱커를 방지하거나 천연가스 분배 [70]그리드에서 허용되는 최대 3%를 초과하는 이산화탄소 농도를 방지하기 위해 이미 이산화탄소를 제거해야 한다.

건물들

2019년 개장 당시 가장 높은 목재 건물 중 하나인 Mjöstörnet

2020년 연구에서 학제간 과학자들로 이루어진 국제 팀에 따르면, 향후 수십 년 동안 새로운 중층 건설 프로젝트에서 대량 목재의 광범위한 채택과 강철과 콘크리트에 대한 대체는 목재 건물을 세계적인 탄소 흡수원으로 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 왜냐하면 그들은 이산화탄소를 저장하기 때문이다.수확되어 가공된 목재로 사용되는 나무들에 의한 공기연구팀은 향후 30년 동안 새로운 도시 건설에 대한 인구통계학적 필요성에 주목하여 대량 생산 중층 건설로 전환하기 위한 네 가지 시나리오를 분석했다.평상시와 같이 사업을 할 경우, 2050년까지 전 세계 신축 건물의 0.5%만이 목재로 건설될 것입니다(시나리오 1).도시 건설에서 시멘트 및 철강을 목재 스케일업으로 대체하는 재료 혁명으로 대량 목재 생산이 증가한다고 가정하면, 이는 최대 10%(시나리오 2) 또는 50%(시나리오 3)까지 추진될 수 있다.마지막으로 아프리카, 오세아니아, 아시아 일부 등 현재 산업화 수준이 낮은 나라도 목재(대나무 포함)로 이행한다면 2050년까지 90%의 목재도 가능하다(시나리오 4).이렇게 되면 가장 낮은 시나리오에서는 연간 1000만 톤, 가장 높은 시나리오에서는 7억 톤에 가까운 탄소를 저장할 수 있습니다.이 연구는 이 잠재력이 두 가지 조건에서 실현될 수 있다는 것을 발견했다.첫째, 수확한 숲은 지속가능하게 관리, 관리 및 이용되어야 합니다.둘째, 파괴된 목재 건물에서 나온 목재는 다양한 [71]형태로 육지에 재사용되거나 보존될 필요가 있을 것이다.

다이렉트 에어

이 섹션은 Direct Air Capture에서 발췌한 것입니다.[편집]
Flow diagram of direct air capture process using sodium hydroxide as the absorbent and including solvent regeneration.
수산화나트륨을 흡착제로 사용하고 용매 재생을 포함한 직접 공기 포집 공정 흐름도

직접 공기 포집(DAC)은 (시멘트 공장이나 바이오매스 발전소와 같은 포인트 소스로부터 포집하는 것이 아니라) 대기에서 직접 이산화탄소(CO2)를 포집하고 탄소 중립 연료와 풍력 가스의 격리 또는 이용 또는 생산을 위해 CO의2 농축된 흐름을 생성하는 프로세스입니다.이산화탄소 제거는 주변 공기가 화학 매체(일반적으로 수성[72] 알칼리성 용제 또는 [73]흡수제)와 접촉할 때 이루어집니다.이러한 화학 매체는 에너지(열)의 적용을 통해 CO를2 제거하므로 CO 흐름이2 탈수 및 압축되는 동시에 재사용을 위해 화학 매체를 재생성할 수 있습니다.

DAC는 1999년 Klaus S에 의해 제안되었다. Lackner는 아직 [74][75]개발 중입니다.유럽과 미국에서는 여러 상업용 공장이 계획 중이거나 가동 중이다.경제 애플리케이션 또는 정책 인센티브와 연결되면 대규모 DAC 도입이 가속화될 수 있습니다.

DAC는 기존의 포인트 선원 탄소 포집 및 저장(CCS)의 대안은 아니지만, 일부 로켓 [76]발사와 같은 분산 선원으로부터의 일부 배출물을 회수하는 데 사용될 수 있다.CO의 장기2 저장과 결합하면 DAC는 직접 공기 카본 포획 및 저장(DACCS 또는[77] DACS)으로 알려져 있습니다.DACCS는 이산화탄소 제거 메커니즘 역할을 할 수 있지만, 2022년 현재 이산화탄소 1톤당 비용이 탄소 가격의 몇 배이기 때문에 아직 수익을 내지 못하고 있다.

바다

바다에서 탄소 격리의 또 다른 제안된 형태는 직접 주입이다.이 방법에서는 이산화탄소가 수심 깊이의 물에 직접 주입되어 바닥에서 액체2 CO의 "호수"를 형성할 것으로 예상된다.중간에서 깊은 물(350–3,600m(1,150–11,810ft))에서 수행된 실험은 액체 CO가2 반응하여 고체 CO2 포접산염 수화물을 형성하고, 이는 주변 물에서 [78]점차적으로 용해된다는 것을 보여준다.

이 방법 역시 잠재적으로 위험한 환경적 결과를 초래한다.이산화탄소는 물과 반응하여 탄산을 형성한다.HCO23. 그러나 대부분(99%까지)은2 용해된 분자 CO로 남아 있습니다.심해의 고기압 조건 하에서는 평형이 상당히[vague] 다를 것이다.게다가 이산화탄소를 감소시키는 심해 세균성 메타노겐이 이산화탄소를 흡수하면 메탄가스의 수치가 증가하여 더 나쁜 온실가스를 [79]발생시킬 수 있다.수심, 심연 및 강하부의 해저 생물 형태에 따른 환경 영향은 알려지지 않았다.심해 분지에서는 생명이 다소 희박한 것처럼 보이지만, 이러한 깊은 분지에서는 에너지와 화학적 효과가 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.잠재적인 문제의 정도를 정의하기 위해서는 여기서 훨씬 더 많은 작업이 필요하다.

해양 또는 해저의 탄소 저장은 폐기물 및 기타 물질의 [80]투기에 의한 해양오염 방지에 관한 협약과 양립할 수 없다.

또 다른 해양 기반 격리 방법은 옥수수 줄기나 여분의 건초와 같은 농작물 잔여물을 바이오매스의 큰 무게 덩어리로 모아 심해 유역의 충적 팬 영역에 저장하는 것이다.이러한 잔류물을 충적 팬에 떨어뜨리면 잔류물이 해저의 침전물에 빠르게 묻혀 바이오매스를 매우 오랜 기간 격리시킬 수 있습니다.충적팬은 멕시코만의 미시시피 충적팬과 지중해의 나일강 충적팬 등 대륙붕 가장자리에서 삼각주가 떨어지는 전 세계 바다와 바다에 존재한다.그러나 바이오매스의 도입으로 인한 유산소성 세균의 증식이 증가하여 산소 최소 [81]수역과 유사한 심해의 산소 자원 경쟁이 더욱 치열해질 것이라는 단점이 있다.

지질학적 고립

지질순서 부여 또는 지질저장방법은 이산화탄소를 지하 [82]지질층에 직접 주입하는 것을 포함한다.저유전, 식염수층, 불광탄층이 저장 장소로 제안되어 왔다.천연가스를 저장하는 데 일반적으로 사용되는 동굴과 오래된 광산은 저장 안전성이 부족하기 때문에 고려되지 않습니다.

석유2 회수를 늘리기 위해 40년 이상 감소하는 유전으로 CO를 주입해 왔다.이 옵션은 저장 비용이 회수된 추가 석유 판매로 상쇄되기 때문에 매력적입니다.일반적으로 원래의 오일을 10~15% 더 회수할 수 있습니다.또 다른 이점은 기존 인프라와 유전 탐사를 통해 얻을 수 있는 유전의 지구물리 및 지질 정보입니다.유전으로 CO를 주입하는2 또 다른 이점은 CO가 기름에 용해된다는 것입니다2.CO를 오일에 녹이면2 오일의 점도가 낮아지고 계면 장력이 감소하여 오일 유동성이 높아집니다.모든 유전에는 석유의 상향 이동을 막는 지질학적 장벽이 있다.대부분의 석유와 가스는 수백만 년에서 수천만 년 동안 존재해 왔기 때문에, 고갈된 석유와 가스 저장고는 수천 년 동안 이산화탄소를 포함할 수 있다.확인된 문제로는 오래된 유정이 제공하는 많은 '누출' 기회, 높은 주입 압력 및 지질 장벽을 손상시킬 수 있는 산성화의 필요성 등이 있습니다.오래된 유전의 또 다른 단점은 제한된 지리적 분포와 깊이로 격리하기 위해 높은 주입 압력이 필요하다는 것입니다.약 1000m 깊이의 아래에서 이산화탄소는 초임계 유체로서 주입되는데, 이는 액체의 밀도와 기체의 점도와 확산성을 가진 물질이다.CO가 석탄 표면에 흡수되어 안전한 장기 저장을 보장하기 때문에2 비광산 석탄층은 CO를 저장하는2 데 사용될 수 있습니다.그 과정에서 이전에 석탄 표면에 흡착된 메탄을 방출하여 회수할 수 있습니다.다시 한번 메탄 판매는 CO 저장2 비용을 상쇄하는 데 사용될 수 있습니다.메탄의 방출이나 연소는 물론 최소한 얻어진 격리 결과를 부분적으로 상쇄시킬 것이다. – 상당한 양의 가스가 대기 중으로 빠져나갈 수 있는 경우를 제외하고: 메탄은 CO보다2 80배 높은 지구 온난화 잠재력을 가지고 있다.[83]

식염수 대수층은 고도로 미네랄화된 염수를 포함하고 있으며, 화학 폐기물 저장에 사용된 몇 가지 경우를 제외하고는 지금까지 인간에게 아무런 이득도 없는 것으로 여겨져 왔다.이러한 장점으로는 대용량의 잠재적 스토리지와 비교적 일반적인 발생으로 CO를 전송해야 하는 거리를 단축할2 수 있습니다.식염수 대수층의 가장 큰 단점은 유전에 비해 알려진 것이 상대적으로 적다는 것이다.식염수층의 또 다른 단점은 물의 염도가 증가함에 따라 수용액에 녹을 수 있는 CO가2 감소한다는 것이다.저장 비용을 허용 가능한 수준으로 유지하기 위해 지구물리 탐사는 제한될 수 있으며, 그 결과 주어진 대수층의 구조에 대한 불확실성이 커질 수 있다.유전이나 석탄층에서의 저장과 달리, 어떤 부대 제품도 저장 비용을 상쇄하지 못합니다.대기 중 CO의2 누출은 식염수 저장 시 문제가 될 수 있다.그러나 현재 연구에 따르면 몇 가지 포획 메커니즘이 CO를2 지하에 고정시켜 [84]누출 위험을 줄여줍니다.

이산화탄소의 지질학적 격리를 조사하는 주요 연구 프로젝트가 현재 서스캐처원 남동부의 웨이번 유전에서 수행되고 있다.북해에서는 노르웨이의 에퀴노르 천연가스 플랫폼 슬리프너가 아민 용제로 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하고 지질학적 격리처리를 통해 이산화탄소를 처리한다.Sleipner는 연간 약 100만 톤의 이산화탄소 배출을 줄입니다.지질학적 격리 비용은 전체 운영 비용에 비해 경미하다.BP에 의해 비축량이 고갈됨에 따라 밀러 유전에서 배출된 이산화탄소의 대규모 격리 실험의 첫 번째 계획 중 하나는 [85]자금 지원을 받지 못했다.

2007년 10월, 오스틴에 있는 텍사스 대학의 경제 지질국은, [86]지하 스토리지에 대량의 CO를2 주입할 수 있는지를 조사하는, 미국 최초의 집중 감시 장기 프로젝트를 실시하기 위해서, 10년간 3800만달러의 하청 계약을 체결했습니다.이 프로젝트는 미국 에너지부(DOE) 국립 에너지 기술 연구소가 자금을 지원하는 남동부 지역 탄소 격리 파트너십(SECARB)의 연구 프로그램입니다.SECARB 파트너십은 텍사스에서 플로리다에 이르는 Tuscaloosa-Woodbine 지질 시스템에서 CO 주입률과 저장 용량을 입증할2 것입니다.이 프로젝트는 2007년 가을부터 미시시피주 나체즈에서 동쪽으로 약 24km 떨어진 크랜필드 유전 인근 육지 표면에서 최대 10,000피트(3,000m) 아래에 연간 100만톤의[vague] CO를 주입합니다2.실험 장비는 CO를 [78]수용하고 유지하는2 지표면의 능력을 측정한다.

광물 격리

미네랄 격리는 고체 탄산염의 형태로 탄소를 가두는 것을 목표로 한다.이 과정은 자연에서 천천히 일어나며 지질학적 시간에 따른 석회암의 퇴적과 축적을 일으킨다.지하수에 있는 탄산은 복잡한 규산염과 천천히 반응하여 칼슘, 마그네슘, 알칼리, 실리카를 녹이고 점토 미네랄의 잔여물을 남긴다.용해된 칼슘과 마그네슘은 중탄산염과 반응하여 칼슘과 마그네슘 탄산염을 침전시킵니다. 이 과정은 유기체가 껍데기를 만들기 위해 사용합니다.유기체가 죽으면 껍질은 침전물로 퇴적되고 결국 석회암으로 변한다.지질학적으로 수십억 년 이상 축적된 암석에는 지구의 탄소가 많이 포함되어 있습니다.현재 진행 중인 연구는 알칼리 [87]탄산염과 관련된 유사한 반응을 가속화하는 것을 목표로 하고 있다.

최초의 광물 탄산화 시범 플랜트 프로젝트가 [88]진행 중인 호주 NSW에서 발견된 것과 같이 잠재적으로 대규모2 CO 저장소로 여러 개의 뱀비늘 퇴적물이 조사되고 있다.이 공정에서 탄산마그네슘을 유용하게 재사용하면 탄소를 대기 중으로 되돌리지 않고 건설된 환경과 농업용으로 개발된 새로운 제품에 공급 원료를 제공할 수 있어 탄소 [89]흡수원 역할을 할 수 있다.

제안된 반응 중 하나는 감람석이 풍부한 암석 두나이트 또는 탄산염 광물 마그네사이트와 실리카 및 산화철(자석)을 형성하기 위해 이산화탄소를 함유한 수화 등가 사철석이다.

탄산마그네슘의 무독성과 안정성으로 인해 독소성 격리가 바람직하다.이상적인 반응에는 올리빈(반응 1) 또는 스펜틴(반응 2)의 마그네슘 엔드 멤버 성분이 포함되며, 스펜틴(반응 2)은 수화 및 규화(반응 3)에 의해 초기 올리빈에서 파생된다.감람석이나 독사에 철분이 있으면 철 성분이 산화철과 실리카로 분해되기 때문에 격리 효율이 떨어집니다(반응 4).

독사 반응

주요 기사:서펜타이트
Mg-올리빈MgSiO24 + 이산화탄소2CO2 → 마그네사이트 2MgCO3 + 실리카2 SiO + 물 HO2

(반응 1)

서펜타인3 Mg[SiO25(OH)]+4 이산화탄소3CO2 → 마그네사이트 3MgCO3 + 실리카 2SiO2 + 물 2호2

(반응 2)

Mg-olivine3MgSiO24+실리카2SiO2+물4HO2 → 서펜타인 2Mg3[SiO25(OH)]4

(반응 3)

페올리빈3FeSiO24 + 물 2HO2 → 마그네타이트 2FeO34 + 실리카 3SiO2 + 수소 2H2

(반응 4)

[89]

Zeolitic 이미다졸라트 프레임워크

주요 기사: Zeolitic imidazolate 프레임워크

Zeolitic imidazolate 프레임워크는 산업용 이산화탄소의 대기 [90]중 배출을 막기 위해 사용될 수 있는 금속-유기계 이산화탄소 흡수원이다.

싱크대 성능 동향

1850년 이후 전 세계 탄소 예산에 대한 누적 기여도는 소스 및 싱크 구성요소의 균형이 깨져 대기 중 이산화탄소 [91]농도가 50% 가까이 상승한 것을 보여줍니다.

2009년의 한 연구에 따르면 해양에 흡수된 화석 연료 배출의 비율은 2000년 이후 최대 10% 감소했을 수 있으며, 이는 해양 격리가 선형에 [92]못 미치는 것일 수 있음을 보여준다.또 다른 2009년 연구에서는 육지 생태계와 해양에 흡수된 CO의2 비율이 1850년 이후로 변하지 않았으며, [93]이는 용량이 줄어들지 않았음을 보여준다.

2020년의 한 연구에 따르면 브라질 비아마존 계절 열대림은 2013년에 탄소 흡수원에서 탄소원으로 감소했으며, "온실 가스 방출을 줄이고 열대 계절림을 복원하고 보호하기 위한 정책이 필요하다"[94][95]고 결론지었다.

IPCC는 해양과 식물이 점차적으로 이산화탄소 배출의2 더 작은 부분을 흡수하고, 그 대가로 더 큰 흡수 [96]단점을 만들어 낼 것이라는 점에 주목했다.

새로운 경향은 보수적이거나 재생적인 농업의 사용이다.Project Drawdown에 따르면, 재생 농업은 2020년에서 2050년 사이에 9.43기가톤에서 13.4기가톤의 이산화탄소를2 줄일 수 있다.이는 실적 [97]하락에 큰 기여를 할 것이다.

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