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表41取暖和制冷用化石燃料的替代品

将化石燃料转换为生物质用于区域供热，将相关排放量减少到1980年水平的三分之一以下。奥地利和丹麦的供暖需求。生物质可以直接取代化石燃料，现代的木材燃烧器可以将生物质转化为热量，效率高达90%因为建筑物通常既需要热又需要电，所以热电联产装置可以同时提供这两种能源。热电联产电厂发电并捕获剩余热能，供工业、城市或个人建筑使用。它们将大约75% - 80%的燃料转化为有用的能源，最先进的工厂的效率超过90%。因此，即使是传统的化石燃料热电联产系统也可以减少至少45%的碳排放。这些系统还可以利用吸收式制冷机进行空间冷却，进一步降低电力需求。

化石燃料制氢

从化石燃料中制氢如天然气、液态碳氢化合物、煤炭、焦油等石油焦都是成熟的工业流程。主要反应机理如图5所示。氢气的生产规模非常大，主要用于氨和氢。蒸汽和碳氢化合物(通常是天然气)的预热混合物通过含有镍基催化剂的管道，主要通过辐射传热在炉中加热。典型的条件是30巴压力，蒸汽与碳的比例为3:1，管子出口温度约为900℃。反应产物主要是CO和H2，以及蒸汽、CO2和少量未转化的甲烷。混合气体通过废热锅炉，将气体冷却到350℃到400℃。然后气体通过催化反应器，在那里转换反应将CO和蒸汽转化为CO2和H2。气体冷却，H2在变压吸附器(PSA)中分离。

矿物燃料二氧化碳的无机碳酸盐碳沉积汇

去看看哪里碳酸盐岩来吧温室水槽图中，我们回顾了通过燃烧化石燃料和水泥生产等人类活动释放到大气中的二氧化碳的不同命运顺序(图6.4)。增加的部分二氧化碳可能会相对较快地从大气中除去，并被陆地生物圈吸收。CO2施肥’对植物生产力的影响(尽管营养限制可能会限制这种影响的重要性，参见Hymus和Valentini，本卷第2章)以及森林再生和土地利用实践的变化。目前的估计表明，通过这种方式可能已经消除了100-180 Pg C，相当于化石燃料和水泥生产总排放量的28-50 (Sabine et al.， 2004)。这个二氧化碳汇运行的时间尺度是几年到几十年(地上植被的反应)到几个世纪(土壤的反应)碳排放清单调整)。

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生物燃料的事实和定义

如图13.4所示，来自生物资源的能量可以用作直接加热材料、运输燃料或发电站的电源。下一章讨论运输部门的生物燃料。生物燃料的种类见表13.5。表13.5生物燃料类型表13.5生物燃料的种类和市场产品生物燃料合成生物燃料第二代生物燃料生物燃料，如生物乙醇和生物柴油通过化学或生物过程从木质纤维素生物质中提取的生物燃料，特别是通过生物质气化的费托合成液体生物燃料生物乙醇从生物质和或从可生物降解的废物中提取的乙醇，用作生物燃料。大多数用于燃料的乙醇以5%到10%的浓度混合到汽油中。燃料规格E x包含x %乙醇和(100-x) %汽油，例如E5和E85分别含有5%和85%乙醇。

化石燃料的替代品

可替代能源这个短语意味着这些能源是核能和传统化石燃料(如煤、石油或天然气)的替代品。因此，替代能源是一种包罗万象的能源，支持者认为它可以在日常生活中取代传统的化石燃料，同时对环境的危害更小。可替代能源正变得越来越重要，至少有三个原因。首先,化石燃料不可再生能源最终会耗尽。美国的石油产量已经开始下降。1950年，美国的化石燃料基本自给自足，生产了32,562,6667亿英热单位的能源。与此同时，美国人消耗了31,631,956亿英热单位的化石燃料。因此，美国的化石燃料略有盈余。现在，美国的化石燃料消耗远远超过了产量。

生物乙醇和生物乙烯

以生物质为基础的乙醇目前替代了全球汽油消费量的约三分之一。与汽油相比，它的辛烷值更高(98比80)，但体积能量含量较低(汽油的67)。因此，每行驶一公里，大约需要20 - 15个乙醇。有利的政治条件刺激了生物燃料的全球产量显著增加。目前，主要生产国是巴西(甘蔗)和美国(玉米)。在巴西，糖和乙醇的综合生产根据市场需求提供了一定程度的灵活性。生产可由55 - 45糖乙醇改为45 - 55糖乙醇。按照标准的50 - 50比例，每吨甘蔗大约可以得到67公斤糖和47升乙醇。由于使用内部副产品甘蔗渣，大多数生产工厂的能源是自给自足的。一吨甘蔗产出240到280公斤甘蔗渣(湿度约为280公斤)。

生物质能和生物燃料的潜力和风险

目前，生物燃料的生产是交通运输领域石油燃料的主要替代品。生物燃料的生产增长非常迅速，对其对粮食供应的负面影响引发了强烈的争议。2006年，世界石油产量达到2440万桶，而2000年为1030万桶。生物燃料的优势在于减少消费国对石油的依赖，同时改善二氧化碳平衡。雷竞技手机版app如前所述，生物质燃烧所排放的二氧化碳对于温室气体平衡而言是中性的，因为它可以被认为是在光合作用期间循环的。然而，我们必须考虑到在生物质的生产、运输和转化过程中产生的所有排放(生命周期分析)，这在某些情况下可能会显著减少，甚至完全抵消这一优势。欧盟成员国设定了至少接纳5个国家的初步目标。

生物柴油和生物乙醇

主要汽车市场已经达成了雄心勃勃的生物燃料目标。在美国，提出了到2017年生产350亿加仑生物燃料的目标，取代大约五分之一的石油运输燃料。目前的产量只有42亿加仑。欧盟(EU)生物燃料指令要求，到2010年，5.75%的欧洲燃料来自生物质，到2020年增加到10%。人们正在讨论更雄心勃勃的目标(Doornbosch和Steenblik, 2007)。生物乙醇是交通运输中使用最广泛的生物燃料，占全球生物燃料产量的94%以上，其余大部分是来自棕榈油、大豆和油菜籽等各种油料植物的生物柴油(IEA, 2008年，p 161)。全球约60%的生物乙醇来自甘蔗，40%来自其他作物。德国是生物柴油市场的领导者，而生物乙醇则微不足道。销售额大约是1。

生物燃料的兴起

世界石油价格的持续上涨使可再生能源更多的成本竞争力。以前的油价上涨往往会飙升，但随后就会回落，因为没有为生物燃料生产工厂和设备的大规模私人和公共资本投资提供足够的刺激。从1999年到2006年，石油价格的上涨以及随之而来的生物燃料产量的增加如图6.2所示。油价上涨的同时，生物燃料生产技术也日趋成熟。2006年世界生物燃料产量比2005年增加了27.6%(表6.1)。虽然在短期内，价格可能会继续波动，但从长期来看，它们可能会围绕更高的平均价格波动。其他液体生物燃料生物柴油

可持续林业作为替代化石燃料的生物能源来源

摘要热带国家雷竞技手机版app在美国，人为压力导致了森林和牧场的砍伐和退化。认识到生产生物质能源作为化石燃料替代品的巨大潜力和重要性，利用退化的土地进行人工林近年来一直被强调，这可能成为森林砍伐最重要的对抗手段之一。在印度，据报道，自1982年以来，森林下面积稳定在65万公顷，尽管密林下面积(40棵树冠覆盖)一直在增加，这表明印度森林封存的碳储量有所增加。印度目前的植树造林率是世界上最大的之一(每年约2万公顷)。然而，印度农村家庭主要依靠森林来满足基本的生物质需求，如药品、薪材、牲畜饲料和各种产品的原材料。

化石燃料对二氧化碳排放的贡献

根据对21世纪末能源情景的预测，可以计算出对化石燃料的可能和必要需求(BP, 2005 WEC, 1995 Skov, 2003埃克森美孚，2004壳牌，2001美国能源部，2005)。每十年煤炭、石油和天然气对能源生产的绝对贡献和相对贡献见图5和图6。这些图表中的数据表明，与世界媒体上的各种信息相比，化石燃料在全球的作用将在本世纪中叶之前上升，然后单调地下降，直到2100年。早在《京都议定书》签订之前，能源领域的技术改进就已经开始了。为了提高发电站的效率和减少空气污染，已经做出了重大努力。至于化石燃料的利用，包括石油和后来的天然气，见图5。化石燃料对能源生产的绝对贡献(2000-2100年)。图5。

化石燃料

化石燃料是生物在腐烂之前被埋在地下的残留物。煤是由植物制成的，所以它含有植物利用阳光产生的碳水化合物的残留物。煤被储存起来太阳能经过数百万年的压缩。几千年来，木材一直是取暖、烹饪以及金属加工等工业过程中使用的主要燃料。但在18世纪，人们开始开采煤炭，这是一种更集中、更丰富的能源。煤炭推动了19世纪现代工业以及铁路和蒸汽船的兴起。在20世纪，石油和天然气被开发成公路车辆和飞机的燃料，煤和天然气被用来发电，为我们的现代生活提供动力。所有这些都是富含碳的化石燃料，由早已死亡的生物通过数百万年的过程产生。

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生物燃料的种类

最常见的生物燃料是生物乙醇，由糖和淀粉发酵和蒸馏而成。在混合汽油和10%乙醇的汽车中，不需要对发动机进行改装。在美国，主要原料是玉米，在欧盟，甜菜是小麦和大麦的饲料，而在巴西，主要原料是甘蔗。尽管生物柴油只占生物燃料产量的5%，但它在欧洲很重要，因为欧洲柴油供应日益短缺，而且提高柴油汽油比例对炼油厂来说成本高昂。生物柴油主要由欧洲的油菜籽和美国的大豆制成。图6.1a和6.1b显示了2006年乙醇和生物柴油生产的区域来源。上述生物燃料是传统的或第一代类型。所谓的第二代生物燃料是由任何种类的生物质制成的，例如森林或作物残余物，这通常是比专用能源作物更便宜的来源。

介绍食品加工中的能源使用

的食品生产，以维持人类的能量平衡，需要持续不断地从自然资源中提供大量的能源，主要是煤、石油和天然气等化石燃料。例如，以食物形式提供1 J的典型能量需求消耗了近10 J的自然资源。在人类消费食品的生产过程中，食品和饮料的加工过程需要相当一部分这种能量(例如，见Hufendiek和Klemes, 1997 Klemes等人，1999a,b)。地球上人口的稳步增长和对营养需求的不断增长，使世界粮食价格每年都在增长能源消耗过去十年食品和饮料行业的40家。此外，食品加工业具有整合利用的潜力可再生能源以减少污染源和废物的产生，从而降低整体成本。

排放因子第1层法的选择

的发射因子球团生产是基于IPPC I&S BAT文件，该文件规定了每吨产品15.6至31.8千克CO2的排放因子范围。然而,二氧化碳排放系数对于特定的工艺来说，将取决于工艺中使用的原材料和燃料的特性。排放系数将根据是使用煤、天然气还是焦炉煤气作为主要燃料而有所不同。提供的“默认”排放系数是范围的高端，每吨产品30公斤二氧化碳，如果库存编译器不知道所使用的燃料或原材料的任何信息，则应使用该排放系数。如果库存编译器知道所使用的输入，则应使用第2级方法计算二氧化碳排放量，计算燃料消耗、热值和燃料的碳含量。为了第1层排放计算的目的，假定生产直接还原铁的默认燃料是天然气。

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第一次世界大战导致了美国在提取、冶金和精炼方面的经济主导地位，也使热冶金技术在市场上占据了主导地位。这主要是由于美国拥有丰富的廉价化石燃料。

未来二氧化碳直接效应对自然界来说是好事还是坏事

一些科学家和化石燃料游说团体支持的团体认为，二氧化碳施肥对大自然来说可能是一件非常好的事情。通过让植物在更少的水分中茁壮成长，它可能会使热带雨林扩展到更干燥的气候。raybet雷竞技最新这可能有助于抵消人类砍伐和清理热带森林的破坏性影响，保护许多生活在其中的物种免遭灭绝。即使在热带雨林地区，降雨量和物种丰富度之间也存在普遍的关系，二氧化碳的增加可能更像是降雨量的增加，使已经是热带雨林的地区的物种丰富度最大化。

初级生产过程

在烧结熔炼过程中，初始烧结将铅精矿与回收烧结矿、石灰石和铅精矿混合硅、氧以及高铅含量污泥，通过燃烧去除硫和挥发性金属(冶金工业，1995年)。这一过程产生由氧化铅和其他金属氧化物组成的烧结矿，导致从用于点燃氧化铅的天然气中排放二氧化硫(SO2)和与能源相关的二氧化碳(CO2)(能源部，2002年)。烧结焙烧后与含有其他金属的矿石、空气、冶炼厂副产品等一起放入高炉冶金焦(冶金工业，1995)。焦炭燃烧时与空气发生反应，产生一氧化碳(CO)，一氧化碳实际上通过化学反应减少了氧化铅(DOE, 2002)。

N2O间接排放

第一个途径是N挥发为NH3和N的氧化物(NOx)，以及这些气体及其产物NH4 +和NO3 -沉积到土壤、湖泊和其他水域的表面。氮作为NH3和NOx的来源不仅限于农业肥料和肥料，还包括化石燃料燃烧、生物质燃烧和化学工业过程(见第一卷，第七章，7.3节)。因此，这些过程导致N2O排放的方式与应用合成和有机氮肥后农业产生的NH3和NOx沉积或放牧动物的尿液和粪便沉积完全类似。

农业封存

生物燃料替代在能源生产或钢铁等能源密集型产品的生产中，用生物质(农业和林业废物，或为生物质目的而种植的作物和树木)取代化石燃料。碳替代化石燃料和能源-

太阳能抛物式集热器报告结论

本章介绍了与住宅应用相关的太阳能热机发电的回顾和分析。太阳能系统对可持续发展的影响是根据化石燃料和太阳能来量化的太阳能预测未来几十年的利用因素和可持续性因素也在其他著作中介绍，如Dincer和Rosen(2005)。对所建立的大系统和小系统的性能参数进行了分析。通过一个案例研究，说明了太阳能系统在减少二氧化碳排放和减少全球变暖方面的好处，它与可再生能源而不是化石燃料有关。

发射因子的选择

天然气炭黑原料以及天然气生产甲醇的二氧化碳排放，从蒸汽重整和部分氧化可以通过对甲醇生产、工艺配置和工艺原料的活性数据应用默认的工艺原料排放因子，或表3.12中特定于原料和特定于工艺的排放因子来估计工艺。默认的排放因子是基于四个甲醇厂的二氧化碳排放数据的平均值，这些甲醇厂采用传统的蒸汽重整工艺，没有一级重整装置，并使用天然气为原料。开发默认使用的排放数据二氧化碳排放系数报道了新西兰、智利、加拿大和荷兰的常规工艺甲醇厂。表中排放因子既包括工艺原料产生的CO2排放，也包括蒸汽重整过程中燃烧原料产生的CO2排放。表3。

变成一个更少人口、更少敌意的星球

采取切实措施减少这些因素中的任何一种，都将减少其影响，并有助于创造一个更适宜生物多样性的未来。目前一个将这三个因素结合在一起的例子是生产生物燃料(T)以满足不断扩大的需求能源消耗(P)不受限制的生物燃料生产有可能破坏所有缺乏保护地位的潮湿热带生物多样性。生物贫瘠的油棕、大豆和用于生产生物柴油和乙醇的甘蔗单一种植正在吞噬巴西亚马逊和塞拉多、印度尼西亚和马来西亚的热带雨林以及其他巨大的生物多样性水库(Fearnside, 2001 Klink和Machado, 2005)。然而，在农业退化的土地上从原生草地多年生植物中生产生物燃料有可能减少碳排放，而不会取代粮食生产或改变原生栖息地(Tilman et al.， 2006)。

温室效应概念的历史发展

二氧化碳在大气中可以通过各种驱动机制自然变化，包括火山活动、侵蚀和板块构造的变化，以及海洋-大气相互作用。将温室气体与人类燃烧化石燃料联系起来的现代概念是由蒸汽工程师和业余气象学家盖伊·斯图尔特·卡伦德(1898-1964)在1938年提出的，他计算出燃烧化石燃料导致大气中二氧化碳增加一倍将导致全球平均气温上升约3华氏度(2摄氏度)，两极的温度会更高。卡伦德做出了有先见之明的预测，人类正在以地质时间尺度上异常的速度改变大气的组成，他试图了解这些变化可能对气候产生的影响。raybet雷竞技最新他的预测是，二氧化碳增加的主要结果将是地球上较冷地区的平均温度逐渐升高。

储层连接

2002年，世界能源系统提供了大约380艾焦耳(EJ 1018 J)的一次能源(BP 2003年)。其中81%来自化石燃料，其余来自核能、水力发电、生物质能、风能、太阳能和地热能(图2.1)。化石燃料部分在1980年发布5.2 PgC, 2002年发布6.3 PgC (CDIAC 2003)。水泥生产是碳的另一个主要工业来源，其排放量在1999年增加到0.22 PgC。色板1a中显示的5.9 PgC的综合排放量代表了20世纪80年代和90年代的平均排放量。地下煤火，鲜为人知，只有部分工业，可能是另一个尚未被解释的大气碳来源水泥制造(Zhang et al. 1998)。就释放的能量而言，目前化石燃料的组合大约是44%的石油，28%的煤炭和27%的天然气(图2.1)。

排放因子的选择

压缩天然气液化天然气生物燃料的二氧化碳排放液态和气态生物燃料的使用已在移动燃烧应用程序(见框3.2.1)。为了妥善解决道路运输中生物燃料燃烧产生的相关排放，在获得生物燃料使用活动数据时，应使用生物燃料特定的排放因子。这些燃料的生物碳燃烧产生的二氧化碳排放在AFOLU部门处理，应作为一个资料项目单独报告。为避免重复计算，清单编制者应确定任何被认为与商业有关因而应列入清单的燃料组合中化石碳与生物碳的比例。在移动燃烧中使用液体和气体生物燃料有许多不同的选择(生物燃料的定义见本卷导论章的表1.1)。

蒸汽发电工业

在操作中电厂例如，化石燃料煤、石油或天然气的燃烧提供热量以产生蒸汽，蒸汽被用来在涡轮机中产生机械能。这种能量随后被发电机转化为电能。核燃料(目前是铀)也以类似的循环使用，只不过热量是由核聚变废水排放提供的。蒸汽发电厂的许多不同操作排放化学废物。只要工厂运转，许多废物就或多或少地连续排放。这些包括来自以下来源的废水冷却水系统、灰处理系统、湿式洗涤器空气污染控制系统和锅炉排污．有些废物是定期产生的，如水处理操作，其中包括清洁或再生步骤作为其循环的一部分(离子交换，过滤，澄清，蒸发)。

砍伐森林的影响

当森林被砍伐，取而代之的是牧场或农田，储存在树干中的碳与氧气结合，以二氧化碳的形式释放到大气中。因为一棵树的木材大约有50%是碳，砍伐森林对全球变暖和全球碳循环有重大影响。事实上，根据热带雨林信息中心的数据，从19世纪中期到1990年，全球范围内的森林砍伐向大气中释放了1340亿吨(1220亿公吨)碳。目前，每年有18亿吨(16亿公吨)排放到大气中。相比之下，所有的化石燃料(煤、石油和天然气)每年释放约60亿吨(50亿公吨)。热带森林砍伐是许多发展中国家最大的排放源。雷竞技手机版app

生物地球化学循环

一些碳包含在埋在地下的动物和植物的尸体中。这些被埋在地下的动植物材料大多被转化为化石燃料。化石燃料煤、石油和天然气含有大量的碳。当化石燃料燃烧后储存的碳与空气中的氧气结合形成二氧化碳，进入大气。在大气中，二氧化碳起到了有益的热屏作用，因为它不允许地球的热量辐射到太空中。这种平衡很重要。问题是，随着燃烧产生的更多二氧化碳被释放到大气中，这种平衡可能而且正在被改变。Odum(1983)警告说，化石燃料消费的增加，加上绿化带“迁移能力”的下降，正开始超过微妙的平衡。向大气中大量排放二氧化碳会增加全球变暖的可能性。

人类文明会因全球变化而面临水资源枯竭吗

气候一直raybet雷竞技最新在变化，未来还将继续演变。到目前为止，唯一可以接受的概念是基于IPCC 12的产出，它宣布地球变暖是由人类活动造成的，特别是由二氧化碳排放造成的。但一系列丑闻暴露了对原始数据的专门处理，迄今为止取得的成果的严谨性受到了挑战，甚至受到了损害。然而，关于气候变化，公众应该问的一个始终存在的问题是，地球上的水是否会耗尽，同样的，化石燃料是否会耗尽。raybet雷竞技最新因此，要简单地比较剥削水资源对于原油、煤和天然气的沉积，显然是不正确的。地球上存在的水的体积是稳定的，估计达到1386.61万立方千米13，从未改变过。

二氧化碳管道运输

估算排放量管道运输对于二氧化碳，默认排放因子可由本卷第4.2节所述的天然气输送(管道运输)排放因子导出。表4.2.4和4.2.5中给出的天然气管道运输的一级排放因子是基于天然气吞吐量提供的，主要是因为管道长度不是通常可用的国家统计数据。然而，管道运输的无组织排放在很大程度上与吞吐量无关，而取决于管道系统的大小和安装在管道系统中的设备。由于假定系统的大小与使用的天然气之间存在关系，因此这种方法作为天然气运输的第一级方法是可以接受的。由此，乘上表4.2中相关的缺省排放因子sa，得到CO2管道运输的缺省排放因子。

raybet雷竞技最新气候变化与植物疾病风险

事实上，农学家有能力操纵作物基因，这使得农业中的植物疾病管理在某些方面比人类疾病管理容易得多。然而，当特别成功的作物品种广泛传播时，这种能力也会产生问题。因此，植物病害管理面临的一个共同挑战是美国种植制度的普遍同质性，以及世界大多数地区作物同质性增强的趋势。这种同质性使得适应普通作物品种的植物病原体更容易在作物植物种群中迅速传播。Margosian等人(正在修订中)根据作物宿主物种的可用性评估了美国四种主要作物植物的连通性。景观对特定生物(在这里是植物病原体)的连通性是衡量该生物在景观中移动的难易程度的指标。

自19701年以来颁布的主要联邦环境法规摘要

国会在1972年修改了之前的空气质量立法，通过了《清洁空气法》。这些要求与1977年和1990年颁布的修正案相结合，涵盖了非常广泛的项目和要求，包括建立环境空气质量标准和制定各种污染物的国家实施计划，国家有害污染物固定来源的排放标准，保护臭氧的要求，机动车排放和燃料标准，以及防止空气质量显著恶化。

通过直接温室气体捕获增加大气辐射率的地球工程策略

在排放点捕获二氧化碳-通常是在非常大的燃烧源，如燃煤发电厂-是一项正在认真考虑的策略能源系统作为进一步减少温室气体排放的一种手段，同时允许继续化石燃料的使用(普林西奥塔，这本书)。然而，存在许多不适合碳捕获和储存(CCS)的人为CO2源，如化石燃料移动源，以及与森林砍伐和农业相关的排放。除了它能有效控制的来源类型的限制外，排放点的碳捕获并不影响大气中现有的人为CO2过量浓度。一些地球工程建议提供了降低大气中二氧化碳总体浓度的方法。

时间变异的尺度及其机制

二氧化碳温室效应与地表气温的正反馈关系。燃烧化石燃料导致大气中二氧化碳的增加，导致二氧化碳的温室效应导致温度上升。反过来，地表空气温度的上升伴随着向下的长波辐射通量的增加，而温度的下降感潜热通量(水-空气的温度对比下降)有助于海洋表面变暖。这增强了海洋上层的垂直稳定性，减少了二氧化碳的吸收，最终有利于大气中二氧化碳的增加。

未来可再生能源的选择

一次能源是指那些含有某种形式(高势能)的能量，能够直接转化为人类直接可利用的较低形式的能量的能源。这些包括化石燃料、核能和可再生资源，如生物燃料、地热能、水力发电、太阳能发电潮汐能，以及风力发电．化石燃料生物质燃料包括利用垃圾、玉米或其他蔬菜来发电。当垃圾分解时，它会产生甲烷，可以被捕获，然后燃烧来发电。燃烧垃圾可以产生能量，缓解垃圾填埋场的土地使用压力，但它也会产生与燃烧化石燃料类似的空气污染。植物油等生物燃料是由阳光和植物产生的二氧化碳(CO2)产生的。它可以被改造成像柴油一样燃烧，而且比汽油更安全，因为它有更高的闪点。

地质碳沉淀了陆地上硅酸盐岩石的风化作用

在化石燃料停止燃烧数万年后，风化反应继续进行的速度取决于许多变量。这里我们感兴趣的是环境温度和二氧化碳浓度(通过植物、动物和微生物的代谢活动在土壤中增强)(Berner, 1990,1992)。现在我们可以看到化石燃料二氧化碳和最终的“地质”(碳酸盐)碳汇的最终命运是如何产生的——速度更快风化速率的硅酸盐岩石在化石燃料升高的二氧化碳大气(以及更温暖、更潮湿的气候)下，这将从大气中去除多余的碳，并将其封存在海洋碳酸盐中。raybet雷竞技最新事实上,硅酸盐风化不仅可以去除残留在大气中的化石燃料中剩余的8%的二氧化碳，还可以将化石燃料中储存的二氧化碳(以碳酸氢盐离子的形式储存-见图6.8c)。

衡量气候变化raybet雷竞技最新

化石燃料燃烧和水泥生产6.4亿吨碳是碳的气态形式，二氧化碳是人们呼出的气、苏打水中的气泡和化石燃料燃烧产生的部分废气。人类排放的碳大多以二氧化碳的形式存在。自18世纪中期以来，化石燃料的使用和水泥生产已经向大气中释放了数十亿吨的二氧化碳。在工业革命之前，大气中的二氧化碳含量约为280ppm。到2007年，这一水平已达到384ppm，增加了37%

二氧化碳排放方法的选择

与原铝生产、铝土矿开采、铝土矿精炼和回收铝生产相关的化石燃料燃烧产生的排放在第2卷能源中涵盖。此外，在第二卷中还包括了化石燃料燃烧生产铝所产生的电力的二氧化碳排放。用于生产烘烤阳极的化石燃料燃烧产生的排放在第2卷能源中涵盖。然而，与阳极焙烧炉有关的二氧化碳排放的另外两个来源-焙烧操作过程中释放的挥发性物质的燃烧和焙烧炉包装材料(焦炭)的燃烧。公式4.22和4.23可用于计算这种排放

燃烧后捕获系统简介

水泥窑在这些大规模的过程中，燃料在燃烧室中与空气直接燃烧一直是(几个世纪以来，直到今天)提取和使用燃料中所含能量的最经济的技术。因此，当面对当今二氧化碳排放源的现实时，燃烧后捕获系统的战略重要性变得显而易见。第二章表明，任何试图在相关规模上利用二氧化碳捕获和储存来减少固定源的二氧化碳排放的尝试，都必须解决燃烧系统的二氧化碳捕获问题。本节所述的所有二氧化碳捕获系统都旨在将二氧化碳从使用化石燃料燃烧的大规模燃烧过程中产生的烟气中分离出来。类似的捕获系统也可以应用于生物质燃烧过程，与化石燃料相比，生物质燃烧过程的规模往往要小得多。

方法决策树层的选择

如第4.2.2.2节所述，确定石油和天然气系统的无组织排放有三个方法层次。最好的做法是将石油和天然气行业的活动分解为主要类别和子类别(见第4.2.2.2节中的表4.2.2)，然后分别评估每个类别的排放。应用于每个部分的方法层次应与排放量和可用资源相称。因此，对不同类别和子类别应用不同的方法层次可能是适当的，甚至可能包括对一些较大的源的实际排放测量或监测结果。随着时间的推移，总体方法应逐步改进，以处理最不确定和后果最大的领域，并抓住控制措施的影响。图4.2。

波特兰水泥窑轮胎和TDF的使用

该行业感兴趣的其他替代燃料包括有机危险废物(如溶剂)，废油，以及木屑。1990年，7个水泥厂据波特兰水泥协会(PCA)报道，他们的主要燃料包括废物，据报道使用煤和废物的组合作为主要燃料废物的类型和数量没有具体说明燃烧的轮胎或TDF无法确定。PCA报告说，1990年有31个工厂利用废燃料作为替代燃料。报告说，1990年使用废燃料的窑炉数量比1989年增加了40%水泥窑2.3总体而言，以煤、天然气或石油以外的燃料为燃料的水泥窑的数量从1983年的2.2%上升到1990年的15.2%。如图4-1所示。

全球环境挑战和减少对南极洲的不利影响

工业化国家的发展(例如化石燃料能源、采矿和冶炼活动增加、集约雷竞技手机版app化农业和森林砍伐)。如果南半球贫穷国家通过同样的工业、农业和农业来减少贫困和提高生活水平雷竞技手机版app能源政策在有限的几个国家(主要在北半球)产生了经济增长，南大洋和南极洲可能会受到目前困扰北极生态系统的许多环境问题的影响雷竞技手机版app。富裕国家给全球环境造成了负担，现在它们有道义上的责任，通过财政援助和新技术和专门知识的转让雷竞技手机版app，帮助较贫穷的南方国家应对环境威胁。

欧盟电力部门的碳泄漏

在实践中，面临碳约束的发电机将在价格中反映其成本，因此提高了清洁发电源的竞争力——这是监管的预期——以及那些不面临这种约束的发电机的竞争力。二氧化碳排放限制还会降低化石燃料发电新投资的预期回报，更换旧电厂的决定可能会推迟或取消，取而代之的可能是进口电力。每当排放二氧化碳来生产这些进口电力时，就会发生碳泄漏。这一分析首先考虑了欧盟和邻国之间的电力净贸易流量。雷竞技手机版app当欧盟对非欧盟国家的能源出口较低或从非欧盟国家的进口较高时，碳泄漏就会发生，这是由于二氧化碳限制给欧盟的发电机带来了额外的成本。雷竞技手机版app

印度的需求和供给

预计今后几十年发电的迅速增长将通过使用煤作为主要燃料来实现(见表11.1)。表11.1假设印度GDP将以平均9的速度增长。其他资源不经济(如石脑油或液化天然气)，供应不安全(柴油和进口天然气)，或者建设过于复杂和昂贵(核电和水电)，无法对中短期增长做出主要贡献20。由于经济和环境原因，重油等液体燃料在电力部门的使用有限。以天然气为基础的电力前景受到供应限制，因为最近许多以天然气为基础发电厂私营部门一直面临燃料供应短缺。

全球气候变化机制的发展raybet雷竞技最新

最后是北美热浪干旱1988年夏天的那次会议极大地增强了人们对全球变暖的担忧，尤其是在美国和加拿大。到1988年底，全球环境问题如此突出，《时代》杂志将濒危的地球评为“年度行星”。加拿大政府在1988年6月组织了一次会议，呼吁到2005年全球二氧化碳排放量减少20%，制定一项保护大气的全球框架公约，并建立一个部分由化石燃料税提供资金的世界大气基金

格陵兰的民族主义

格陵兰人和丹麦人政府之间的分歧迄今为止相对低调，但有可能成为政治上的爆炸性事件。尽管历届丹麦首相都曾表示，如果人民渴望独立，他们将不会阻碍他们，但实际上，关于他们应该享有多少自由以及在什么条件下享有自由的谈判往往旷日持久，有时甚至难以解决。但是，在过去的几年里，这个问题变得更加有争议和困难，因为格陵兰现在被认为蕴藏着巨大的石油和天然气，这些资源的开发将为丹麦政府(或格陵兰政府)提供巨大的收入因此，外汇储备及其收益属于谁的政治问题突然变得非常突出。

印度的能源需求

印度的电力行业正面临着严重的问题，因为需求和供应之间的差距每年以大约8%的速度增加。在第九个五年计划期间(1997-2002)，印度的电力短缺估计约为55000兆瓦(兆瓦)。煤炭是一次能源之一，约占商业总量的67能源消耗在乡下。热发电厂目前占印度总发电量的73，水力发电厂贡献25，其余2来自核电站。在1996-1997年全国产生的394 BkWh(十亿千瓦时)电力中(图2)，265 BkWh是由燃煤产生的(大约燃烧了1.63亿吨煤来产生这种电力)。在过去几年里，印度化石燃料的消费量也急剧增加(图3)。

海洋能源的形式

其余七种形式的海洋能源已经被研究了100多年，除了水电大坝技术的适应性潮汐堰坝这些地区仍然相对不发达。尽管如此，这些不同形式的能源在全球分布，可能提供补充或取代现有发电资源的重大机会，特别是在化石燃料能源成本上升的情况下。5.生物燃料的生产

湿式烟气清洗排污分类

根据化石燃料的硫含量，可能需要SO2洗涤器来去除烟道气中的硫排放。这些洗涤系统会产生各种各样的液体废物流这取决于所使用的过程类型。在所有现有的FGD(烟气脱硫)系统中，从烟囱气体中吸收SO2的主要任务是通过用碱性浆液擦洗现有气体来完成的。在此之前，可以从烟囱气体中部分去除飞灰。现有的烟气脱硫工艺可分为两类不可再生的烟气脱硫工艺，包括石灰、石灰石、石灰石组合和双碱体系。

碳捕获和控制系统

在缺乏重大技术突破的情况下，只有通过转向非化石固定能源、使用更多可再生能源或减少化石燃料的使用，才更有可能实现二氧化碳减排50- 80%的目标。这样做的好处是，这些技术选择在商业上是可行的，但不可能迅速改变整个发电组合。或者，在考虑的时间尺度上(未来20年或30年)，人们可能会严重关注一些化石储量的充足性，这可能会引发一种完全不同的动态，从而缓解二氧化碳排放的快速增长，从而降低能源价格。从能源中回收二氧化碳有一定的工作经验基础。1999年，大约有20个碳捕获系统在全球范围内运行，大多数使用基于液体胺溶剂的氟-经济胺工艺。到2008年，这个基地已经扩大到24个工厂。

大气物理与热力学

二氧化碳由化石燃料(石油、煤和天然气)燃烧、森林砍伐和制造业释放，并通过植物光合作用和其在海洋中的溶解度被清除。在由人类活动引起的全球变暖潜力中，它占了大约一半。主要甲烷的来源垃圾填埋场,沼泽及湿地、农业和畜牧业、天然气、生物质燃烧和生命形式等白蚁．它在平流层中通过氧化和光解解作用被去除。单个甲烷分子的全球变暖潜力是二氧化碳的20-30倍，而且它们在大气中聚集的速度要快得多，这意味着甲烷可能会取代二氧化碳成为主要的人为因素对全球变暖的贡献．浮动。2.14.以质量(M)和数密度(N)计算的典型气溶胶浓度，作为直径(D)对数的函数。

人为生物质燃烧

人为的生物质燃烧远比自然火灾重要，自然火灾只占生物质燃烧总量的10% (Levine，这个量)。人为引起的火灾可以有多种形式，包括燃烧农业废物，家用薪材，生物燃料，规定燃烧和破坏性燃烧。这本书的重点集中在森林火灾(包括自然和人为)，只有一篇论文专门讨论了工业生物燃料和家用燃料。虽然人们的注意力集中在森林、大草原、草原和森林的燃烧上农业用地在美国，重要的是要认识到，在减少全球二氧化碳排放的计划中，生物燃料是一个重要因素。种植园的建立最初将代表一个大气碳汇。然而，这只是一个短期现象。

全球温盐输送器

温盐环流作为一种“传送带”的可能性引起了人们的注意全球变暖的后果这是为了应对燃烧化石燃料和砍伐森林所产生的大气CO浓度的增加温室效应增强．

柴油机热电联产系统的排放特性

热电联产或热电联产(CHP)是一种自20世纪初以来被世界各地许多行业用作提供工业工厂能源需求的经济手段的技术。往复式发动机热电联产系统通常应用在2.5-50兆瓦范围内的电力生产。它们被广泛使用，作为紧凑，完全包装，和撬装单元，易于安装。往复式发动机系统通常采用涡轮增压、中冷工业发动机。使用的主要燃料是重油。也可以使用天然气、柴油、液化石油气、丙烷和沼气。对于柴油发动机驱动的热电联产(DEPC)应用，重油和天然气是主要的燃料，因为它们成本低，可用性高(Stenhede, 2004)。重油在化石燃料消耗中占有很高的份额，特别是在柴油发动机驱动的热电联产应用中。

前20个二氧化碳排放国

世界各国贡献了不同数量的雷竞技手机版app温室气体到大气层。从1751年到2004年(或只要有记录)，所有来源的化石燃料燃烧的碳排放量最大。下表列出了碳排放量最高的20个国家。雷竞技手机版app化石燃料:由煤、石油或天然气制成的能源。燃烧化石燃料甲烷是一种无色、无味、可燃的气体，是天然气的主要成分。只要有腐化发生，氧气很少或没有氧气，就会产生甲烷。

地下水开采

从地球上提取石油、天然气和其他液体也可能导致地表沉陷．在美国，与石油开采有关的地面沉降在德克萨斯州、路易斯安那州和加利福尼亚州的部分地区是一个大问题。最严重的油田下沉案例之一是加州的长滩，由于地下石油的开采，地面已经下沉了30英尺(9米)。长滩大约有2000口油井，从城市地下抽取石油。长滩的大部分沿海地区都下降到了海平面以下，迫使该市建造了一系列堤坝来阻挡洪水。当下沉问题被认识和理解后，该市开始了向油田注水的计划，以取代提取的流体，并防止进一步下沉。这一回注计划始于1958年，从那时起，下沉已经停止，但地表不能再被泵到以前的水平。

词源和定义

在这篇综述中，地球工程被定义为有意的大规模环境操纵。规模和意图在定义中起着核心作用。对于地球工程，环境变化必须是主要目标，而不是副作用，操纵的意图和效果必须是大规模的，例如，从大陆到全球。有两个例子可以说明规模和意图的作用。第一，没有规模的意图。观赏园艺是为了满足人类的欲望而有意地操纵环境，但它不是地球工程，因为无论是预期的还是实现的效果都不是大规模的。第二，没有意图的规模。由于大气中二氧化碳的增加而导致的全球气候变化具有全球效raybet雷竞技最新应，但它不是地球工程，因为它是为了提供能源服务而燃烧化石燃料所产生的副作用。

炭黑工艺的排放量

石化工业使用化石燃料(如天然气)或石油精炼产品(如石脑油)作为原料。本节为估计甲醇、乙烯和丙烯2、二氯乙烯、环氧乙烷和丙烯腈生产过程中的排放提供指导。由于这些石化产品的全球产量和相关的温室气体排放量相对较大，因此将详细讨论这些石化产品。然而，所包括的化学品并不打算代表整个石化加工工业。还有一些其他的石化工艺也会产生少量的温室气体，但没有提供具体的指导(例如苯乙烯生产)。在石油化工行业和炭黑工业在美国，主要的化石燃料(天然气、石油、煤)用于生产石油化工产品和炭黑的非燃料用途。

天然气水合物生产技术

在水合物生产过程中使用水合物抑制剂已被证明在技术上是可行的(Sloan, 1998)，然而，大量使用甲醇等化学品会带来很高的经济和环境成本。在从原位天然气水合物生产天然气的各种技术中，减压技术被认为是最具经济前景的方法。然而，通过减压从天然气水合物堆积中提取气体可能会受到压力的阻碍冰的形成或由于天然气水合物解离的吸热性质而导致的天然气水合物的改造。位于西西伯利亚盆地北部的Messoyakha气田经常被用作从原位天然气水合物中生产天然气的碳氢化合物聚集的例子。

历史趋势棉花产量[二氧化碳和其他技术进步

在此期间，由于化石燃料的燃烧和其他人类活动，大气CO2也急剧增加，从1930年的306 mmol mol-1增加到1997年的364 mmol mol-1(图8.12)。从棉花生长和其他生理过程对大气中二氧化碳增加的反应来看，可以合理地估计，在此期间由于二氧化碳的增加，棉花产量可能增加了19。前一节的结果表明,棉花产量将增加大约60到300年当二氧化碳增加更易mol-1高于现在的环境二氧化碳,提供每日平均树冠温度不超过30 c,如果它是合理的假设收益率对二氧化碳浓度线性低于今天的环境,和一个大约60摩尔mol-1增加二氧化碳发生了自1940年以来,这可能导致棉花产量增加约12。但在350 mmol CO2 mol-1以下，冠层光合作用的相对变化较大(图8)。

斯万特·阿伦尼乌斯18591927瑞典化学家

Svante Arrhenius是第一个预测人类活动导致气候变化的科学家。raybet雷竞技最新随着工业革命的发展，1896年，他发现大气中二氧化碳的含量正在增加。他预测，二氧化碳浓度将随着工业使用的化石燃料的增加而增加。当时，煤炭是主要的化石燃料。它被认为是一种肮脏的燃料，会向大气中排放大量的二氧化碳。他知道化石燃料燃烧时二氧化碳会使大气升温。

用膜捕获Co2分离

二氧化碳捕获的主要应用可能是大型点源化石燃料发电厂例如，燃料加工厂和其他工业工厂，特别是用于制造钢铁、水泥和散装化学品的工厂，如第二章所述。从交通运输、住宅和商业建筑部门的小型和移动源直接捕获二氧化碳预计比从大型点源捕获二氧化碳更加困难和昂贵。因此，本章不再进一步讨论小规模捕获。避免从这些来源排放二氧化碳的另一种方法是使用能源公司比如大型化石燃料工厂通过捕获或利用二氧化碳产生的氢或电可再生能源来源。本章包括二氧化碳捕获制氢。从化石燃料和或生物质3.1.2中捕获二氧化碳有四个基本系统。

氧燃料间接加热蒸汽循环

努力演示氧气燃料循环燃烧在工艺加热和蒸汽产生中的应用蒸汽动力循环主要是在小规模试验中进行的，这些试验考察了天然气和煤炭的燃烧、传热和污染物形成行为。热生成的NOx来自于原料气中缺少氮的部分回收也减少了燃料结合的氮的形成和净排放。其他研究表明，与在空气中燃烧煤炭相比，NO的减少水平高达75 (Chatel-Pelage et al.， 2003)。在O2 - CO2循环混合物中燃烧天然气的类似数据显示，在没有空气泄漏到锅炉的情况下，热NOx排放为零，当天然气原料中存在残余氮时，会产生微量热NOx (Tan等，2002年)。

碳循环与人为放大

在过去的200年里，化石燃料的排放、土地使用的变化、森林砍伐、农业的变化等，使大气中的二氧化碳增加了30%(另一种温室气体甲烷增加了150%)，达到过去65万年来从未见过的浓度。这个问题始于工业革命。这是在18世纪后期，工业化开始，随着发明改变了生活方式蒸汽动力电力、机械化、化石燃料的开发等。人类通过燃烧化石燃料和砍伐森林等方式影响地球的自然碳循环。自然系统无法在人类排放的情况下保持平衡。(仿照IPCC)随着工业化的发展，人们建造了工厂来生产成千上万种产品，发电来让所有的系统运转，为了运输货物，化石燃料被发明出来。

迈克尔·雷纳，肖恩·斯威尼和吉尔·库比特

太阳能行业雇用约30万人太阳能光电板(光伏)行业估计有17万，太阳能热行业估计有60多万(这一相对较高的数字是由于中国的劳动生产率较低，中国是太阳能热系统的主要生产国)。生物燃料行业提供了超过100万个工作岗位，将各种原料种植和加工成乙醇和生物柴油风能和太阳能将继续快速发展。在有利的投资预测下，风力发电到2030年，全球就业人数将达到210万，太阳能光伏行业就业人数将达到630万。尽管可再生能源比它们所取代的化石燃料更劳动密集型，但能源部门的就业比例并不高。通过追求更高效的机械和电器，最终将创造更多的绿色就业机会。能源绩效服务已经是一头雄狮。甚至在中国和印度，铁路工作岗位也从5个下降了。

西伯利亚北方森林和沼泽的碳平衡和温室气体排放

一些气象仪器还设有部分自动化系统，用于测量CO、CO2、O2、N2、CH4 N2 O的绝对浓度以及CO2、CH4和CO中的13c - 12c、CO2中的18o16o和N2 O中的15n14n的稳定同位素比率。同位素比率可用于区分碳汇和释放过程。例如，CO有关于人为排放的信息，因为化石燃料的不完全燃烧是其主要来源之一。

卡斯卡迪亚边缘东北太平洋水合物分布的地球物理调查

1985年，卡斯卡迪亚陆缘首次发现了天然气水合物bottom-simulating反射器(Davis and Hyndman, 1989, Davis et al.， 1990)。从此，卡斯卡迪亚加积边际受到了最密集的研究收敛的保证金用于测定海洋天然气水合物的原位性质。从钻孔中得到了理解水合物性质和形成过程的关键控制海洋钻井计划(ODP) 146阶段，1992年执行。通过对井下地震和电阻率测井数据的分析，以及从回收的沉积物岩心样品中测量孔隙流体中的氯含量，可以估算水合物浓度。

结果与讨论

当我们考虑总共2200个住宅时，冷却季节ATC的冷负荷在13,715到16,896 MWh之间变化。电节能吸收式冷却系统实现的功率在2112至5253 MWh之间。如果采用吸收式冷却系统，可以大幅度减少SO2、CO2和NOx的排放量。减少煤炭、燃料油和天然气的二氧化碳排放电厂根据平均情况和最佳情况分别计算为1933吨和4806吨、1605吨和3992吨、689吨和1654吨。天然气天然气

大气中二氧化碳的天然储存库

为什么会这样(IPCC, 1994, 2001)十多年前就已经知道，随着更多的二氧化碳被添加到大气中，关键的所谓“二氧化碳汇”的效率逐渐降低。这一论断的科学论据实际上很简单。当额外的二氧化碳最初通过生物质和化石燃料燃烧被添加到大气中时，海洋上层和陆地生物圈的“无负担储层”能够吸收相当大一部分“新”二氧化碳。然而，在20世纪，越来越多的二氧化碳沉积在这两个“快速”储层中。随着这些快速储层最终接近饱和，它们吸收新增二氧化碳的能力将逐渐降低。

Janet L Sawin和William R Moomaw

1992年，离铁幕锈迹斑斑的遗迹不远的古辛还是一个濒临死亡的小镇，也是奥地利最贫穷地区之一的首府。仅仅9年之后，Gussing就实现了能源自给自足，用当地的菜籽籽和用过的食用油生产生物柴油，利用太阳能供热和发电，并有了一个新的生物质蒸汽气化厂，将剩余的电力出售给国家电网。新的产业和超过1000个工作岗位涌向小镇。如今，格辛居民不仅生活水平大大提高，他们的碳排放量也减少了90%以上。Gussing并不是一个孤立的案例。丹麦Sams0岛和其他几个社区通过各种创新组合实现了类似的转变。尽管经济成本不断上升，对人类健康、国家安全和环境构成威胁，但他们仍然坚持使用污染严重、碳密集的化石燃料。

对流层云反照率增强

大气颗粒物污染由来自各种来源的空气中的固体或液体颗粒组成，通常与可见的雾霾和对人类健康的不利影响有关。颗粒，也被称为气溶胶，在低层大气中有自然来源，如火山排放、野火和浪花，以及人为来源，如化石燃料燃烧、规定的森林火灾和道路灰尘。一旦产生，对流层粒子通常会在大气中停留数天至数周，然后通过降水或干沉积到表面。众所周知，颗粒会影响气候1，根据气溶胶的组成、气象条件和地球表面的位置，产生变raybet雷竞技最新暖和变冷强迫。颗粒物可以通过散射(冷却效应)或吸收(变暖效应)太阳辐射直接影响气候。raybet雷竞技最新

碳捕获与封存

根据IPCC的定义，二氧化碳捕获和储存(CCS)是一个过程，包括捕获化石燃料燃烧(如发电或精炼化石燃料)产生的二氧化碳，将其运输到储存地点，并与大气长期隔离。当二氧化碳被捕获时，它必须从气流中分离出来。这项技术已经存在了60年。用化学溶剂清洗气体流，用于城镇煤气的生产，二氧化碳去除已经用于生产来自化石燃料的氢．这种做法有助于消除导致全球变暖的二氧化碳。将二氧化碳注入地下的技术与油气行业用于勘探和生产碳氢化合物的技术非常相似。这也类似于美国地下注入废物的做法。以同样的方式，井将被钻进地质结构，二氧化碳将被注入。

全球甲烷预算

在全球范围内甲烷的许多重要来源中，无论是自然的还是人为的，大部分都有一个共同的基础——微生物甲烷生成。虽然来自生物质燃烧、植被和地质或化石燃料来源的CH4在自然界中可能大部分是非微生物的，

海藻的生物技术潜力

目前工业等污染源的释放进入大气和水圈以比历史上任何自然过程都快得多的速度增长。一个严重的区域环境问题是酸雨。只要我们还在燃烧化石燃料，这种酸性液体就一直在从天而降，造成破坏。微藻和海藻(见下文)具有巨大的潜力，并积极参与减缓全球变暖和气候变化。raybet雷竞技最新藻类和海藻(就像整个绿色世界一样)通过光合作用从大气中(或直接从它们的溶液介质中)吸收二氧化碳，释放氧气，并产生太阳能生物燃料。在藻类(和高等植物)的光合作用过程中，它们实际上会从大气中吸收二氧化碳。当它们的生物质燃烧时，这种气体会再次释放出来。

碳封存的类型

关于全球碳封存，IPCC估计，在未来50年里，通过森林保护、植树和改进的以保护为导向的农业管理，可以封存1100亿吨(1000亿公吨)碳。在美国，Bruce McCarl(德克萨斯农工大学农业经济学教授)和Uwe Schneider(德国汉堡大学地球科学与经济学系可持续发展与全球变化研究单元助理教授)已经确定，通过改变土壤和森林管理、新植树和生物燃料替代，可以额外封存5500 - 1.65亿吨(5000 - 1.5亿吨)碳。目前，环境保护署正在参与一项研究，试图从化石燃料和烟道气中分离和捕获二氧化碳燃烧后流程。

计算你的碳足迹

这个公式是用总用电量除以该地区的电价来计算二氧化碳的排放量。然后，这个数字乘以该地区的排放系数，这与该地区使用的能源类型有关。它还考虑了天然气、取暖油或丙烷的使用，以及一个家庭是否参与其中可再生能源程序如风能或太阳能发电．三分之一，产品的制造，或任何类型的运输，中间产品或最终产品的用户正在留下碳足迹。在大气中发现的所有二氧化碳中，98%来自化石燃料的燃烧。同样来自澳大利亚联邦科学与工业研究组织的Josep G. Canadell计算出，2006年的二氧化碳排放量比1990年高出35%，增速也高于预期。

边际电价曲线下的利润成本积分

这可以用风力发电该公司最近已成为一些欧洲国家的重要参与者。雷竞技手机版app与此同时，他们的电力市场也开始放松管制。在解除管制的市场中，价格是在供需曲线相交的地方确定的。对电力的需求是相对没有弹性的——它不会随着价格而发生太大的变化。通常情况下，供应是由各种电力技术风力，水力，核能，热电联产和发电厂煤炭和天然气工厂，以及燃气轮机。在电力市场中，供给曲线被称为效益顺序曲线，它从最小的机组到最贵的机组，只考虑边际可变成本(主要是燃料成本)。公用事业在解除管制的现货市场上以最后一个也是最昂贵的单位设定的价格出售所有千瓦时。因此，他们得到了所谓的好处infra-marginal租金。最近一项关于爱尔兰风力发电的研究提供了更惊人的结果。

大型火山爆发与气候变化raybet雷竞技最新

这个词温室效应指的是地球气候对大气中某些气体的浓度很敏感。raybet雷竞技最新这个概念最早是在1681年由Edme Mariotte他指出，来自太阳的光和热很容易穿过玻璃板，但来自蜡烛和其他来源的热量却不能。这个概念后来被扩展为约瑟夫傅里叶他指出，太阳的光和热可以从太空穿过大气层，但从地球辐射回大气层的热量可能会被大气中的一些气体所捕获，就像蜡烛发出的热量会被玻璃阻挡一部分一样。然后在1861年约翰•廷德尔发现水(H2 O)和二氧化碳(CO2)的复杂分子主要负责吸收从地球辐射回来的热量，而其他大气气体，如氮和氧，在这种效应中不起作用。

能源消耗及二氧化碳排放量

的能源消耗(2006年为500 EJ)自1990年以来已被相对稳定的能源组合所满足。石油、煤炭和天然气等化石燃料以及核能和水力发电是主要的能源来源。其他可再生能源在图表中被称为“其他”的资源，仍然只发挥了最高的增长率，可以看到电力(+ 57)，而天然气和煤炭的增长率较小(+ 43)。石油的增长率为+ 26。但从表1可以看出，不同能源占总消费的比例变化不大。石油仍然是主要的能源来源(37-38)，煤炭(25-27)和天然气(21-23)是我们能源供应的其他重要元素。温室气体(GHG)的排放以二氧化碳e表示，当然与能源消耗和能源结构密切相关。

类别的分类和定义

上述未提及的或无法获得单独数据的能源生产行业自身(现场)能源使用所产生的燃烧排放。这包括生产木炭、甘蔗渣、锯屑、棉秆和生物燃料碳化所使用的自有能源的排放，以及用于煤炭开采、石油和天然气开采以及天然气加工和升级的燃料的排放。这一类别还包括为捕获和储存二氧化碳而进行的燃烧前处理产生的排放。燃烧排放管道运输应根据1a3e .石油和天然气包括所有石油和天然气的无组织排放1B2 1 b2 ii燃烧天然气和废气蒸汽co2燃烧产生的排放，石油炼油厂。炼油厂加工原油、液化天然气和合成原油，以生产最终的精炼产品(例如，主要是燃料和润滑剂)。

增加表面反射率

已经实施的缓解城市热岛的策略也可能通过降低化石燃料的使用和增加地表反射率在一定程度上减缓全球气候变化。raybet雷竞技最新然而，通过改变地球表面反射率来大幅改变全球气候的地球工程项目构成了重大的工程挑战。raybet雷竞技最新一个主要的物理限制是位置-只有一半入射太阳辐射实际上穿透到行星表面。第二个主要限制是可以修改的适当区域的可用性。地球上的许多地区具有天然的高反照率，如冰雪覆盖的地区和沙漠。用太阳反射材料覆盖地球的这些区域对行星反照率几乎没有影响。

稳定二氧化碳的创新能源战略

世界上绝大多数气候科学家认为，除非我们减少煤炭、石油和天然气的燃烧raybet雷竞技最新，否则大气中吸热气体二氧化碳的积聚将导致下个世纪的全球变暖。与此同时，很明显，如果发达国家要避免这种情况，就必须增加能源供应经济崩溃如果发展中国家想要获得财富。雷竞技手机版app创新能源策略《二氧化碳稳定》讨论了为限制能源需求而日益有效地利用能源的可行性，以及从不向大气中引入二氧化碳的来源供应能源的潜力。

南极绕极流

第三，由于ACC的巨大规模，它极大地促进了与大气的气体交换。据估计，海洋的碳含量平均是大气的50倍，海洋就像一个碳汇，从大气中吸收二氧化碳(CO2)。二氧化碳是由燃烧化石燃料和砍伐森林产生的，已被确定为温室气体。每年释放到大气中的60 - 70亿吨碳中，大约有一半被海洋吸收。

哪些是重要的温室气体

最重要的温室地球大气中的气体是水蒸气和二氧化碳，其次是臭氧，一氧化二氮，甲烷和各种其他气体(见表1.1)。水蒸气(和云)和二氧化碳起主要作用，尽管它们各自的水平以不同的方式维持。大气中二氧化碳的水平几乎是恒定的，年复一年，它的水平是由排放(如动物和细菌的呼吸作用)和自然吸收(包括植物的光合作用和海洋的吸收)之间的平衡来维持的。在更长的时间尺度上，地质过程如火山出气，岩石风化,海洋的变化循环开始发挥作用，二氧化碳水平可能因自然原因在数千年或更长时间内发生变化。我们将在第7章详细讨论化石燃料的燃烧

温室效应

是由英国蒸汽工程师和业余气象学家盖伊·斯图尔特·卡尔伦达尔(1898-1964)在1938年提出的，他计算出燃烧化石燃料使大气中的二氧化碳增加一倍将导致全球平均气温上升约3华氏度(2摄氏度)，两极的温度会更高。卡伦德做出了有先见之明的预测，人类正在以地质时间尺度上异常的速度改变大气的组成，他试图了解这些变化可能对气候产生的影响。raybet雷竞技最新他的预测是，二氧化碳增加的主要结果将是地球上较冷地区的平均温度逐渐升高。这些预测在1947年首次得到证实，当时Ahlmann报告说，北极北大西洋部分的平均温度上升了1-2华氏度(1.3摄氏度)。

应用能源服务公司

AES正在研究更清洁的能源形式，如风能和风能太阳能发电等环保手段。二十年后，它建立了第一个美国电厂在美国，第一个AES风力发电场于2006年在德克萨斯州建成。保加利亚、法国和英国等欧洲雷竞技手机版app国家也拥有新的AES风力发电场．AES还可能扩展到液化天然气领域。AES也是总部位于英国的AgCert在AES AgriVerde的合作伙伴，这是一个致力于将温室气体排放减少数十年的联盟数百万吨每年，到2012年。此外，通过其他具有环保意识的努力，包括捕获发电反应释放的甲烷，该公司计划进一步减少等值的排放量。参与减排的发电厂是来自非洲(北部)、亚洲和欧洲的精选发电厂。参考书目。

使用堆肥二氧化碳作为温室肥料

堆肥产生的二氧化碳的合理使用是将其应用于温室，在温室中，作物用二氧化碳施肥，每年每公顷输入100吨二氧化碳，产量提高约30- 40%。一般来说，二氧化碳来自燃气燃烧器或工业生产。如果堆肥二氧化碳是由一个中等大小的堆肥占地约150公顷的设施可完全供应。另一个优点是，温室作物的秸秆可以作为原料应用于农业生产堆肥过程．此外，堆肥过程产生的可再生热能支持温室的气候化，从而避免化石燃料排放气候气体(Soyez, 1990b)。raybet雷竞技最新这种组合的另一个优点是，温室的多余热量可以用来支持堆肥过程的开始，从而减少能源需求。

《从过去到遥远的未来

农业排放的温室气体抵消了8000多年前自然降温的部分影响，并可能阻止了新的冰川期。现代工业化导致的快速变化最终将达到地球数百万年都未达到的温暖水平。一旦化石燃料的供应在几个世纪内耗尽，气候将逐渐冷却到自然水平。raybet雷竞技最新工业时代在18世纪末和19世纪中期到来，它开启了人类对气候影响的第三个阶段。raybet雷竞技最新森林砍伐的速度加快，为磨坊和采矿作业提供燃料，并为迅速增长的人口开辟新的农田热带地区．从19世纪后期开始，化石燃料(最初是煤，后来是石油和天然气)的使用迅速增加，最终取代了森林砍伐，成为人类二氧化碳排放的主要来源。

自然资源保护委员会

自然资源保护委员会资助了2006年由生命周期环境评估研究所进行的一项研究，该研究确定生产和燃烧乙醇比生产和燃烧汽油对环境更有利，而且纤维素乙醇比玉米乙醇有明显的优势。自然资源保护委员会建议将温室气体排放减少一半以上(占总减少量的大约百分比)的计划包括促进能源效率(41%)，制造更好的汽车(24%)，增加使用可再生能源和生物燃料(19%)，以及从化石燃料中去除碳(16%)。

氢气供应链图

使用H2作为汽车燃料的主要挑战之一是考虑从生产到在加油站为汽车加油的氢供应链。该过程的第一部分涉及主要从天然气或碳氢化合物中生产氢气，使用第9.2节中描述的技术之一捕获和储存二氧化碳。氢气可以以气态氢或液态氢的形式分配到加气站。通过公路或铁路将氢气作为液体或高压气体输送是一种非常成熟的程序，工业气体公司已经实践了50年。最新的管道拖车采用了轻质高压钢瓶，可输送600公斤氢气。最大的液氢储罐容量约为4吨。液氢的输送一直以来都是非常安全的操作。有可能将其降低到2至4千瓦时/千克。

间接CCS的传统燃料

生产合成燃料从二氧化碳中提取燃料需要氢和高压催化反应器来合成燃料。在工业规模上使用CCS生产氢气的成本估计为7.5-13.5 GJ-1 (IPCC 2005)。氢气的成本估计取决于天然气的价格，因为甲烷的蒸汽重整是生产H2的主要方法(Ogden 1999, Galindo Cifre & Badr 2007)。热化学生产方法预计比电解更经济，除非电力价格低于0.02 (kW h)-1 (Ogden 1999, Sherif等，2005)，同时电解资本成本降低50% (Ogden 1999)。可能存在有利于可再生电解氢的条件，如过量风力发电在凌晨时段，但低电费带来的任何收益都必须抵消与间歇使用电解槽相关的增加的资本成本。

微藻作为第二代能源植物

利用微藻生产生物燃料具有许多生态和经济优势。首先，微藻的转化效率要高得多太阳能生物质。从一公顷玉米的生物量中，可以获得约2000立方米的沼气(甲烷)，然而，在同等面积上生长的微藻类的生物量可产生约20万立方米的沼气(solarbiofuel 2008)。在微藻生物量中，适合生产生物燃料的化合物(如淀粉、油)的百分比远高于作物植物，因为不需要将能量转移到合成纤维材料、维管和吸收组织等。微藻培养可以在相对较小的可能不适合农业的面积上生长，至少在“室内系统”的情况下，它们不需要灌溉，无论外部环境条件，如温度和干旱，都能产生较高的恒定产量。

框72环境移民

经济部门、住区和社会群体也可能受到气候变化应对政策的影响。raybet雷竞技最新例如，某些温室气体稳定战略可能会影响那些发展道路依赖于丰富的当地化石燃料资源的经济体，包括涉及采矿、燃料供应和燃料使用的经济部门。从这个意义上讲，气候变化影响与可持续发展之间的关系(IPCC第二工作组)与raybet雷竞技最新气候变化减缓方法的讨论(IPCC第三工作组)是联系在一起的。在某些地区，根据时间的不同，加大水流流量可能是有益的(Casola等，2005年Voisin等，2006年)。Breslow和Sailor(2002)认为，选址时应考虑气候变率和长期气候变化raybet雷竞技最新风力发电设施(也见Hewer, 2006)。极端天气事件可能威胁到沿海能源基础设施(如方框7)。

大气气溶胶及其重要性

除了微量气体大气中含有分散相:以分散相形式存在于空气中的各种液体和固体它们统称为气溶胶。一个气溶胶是被认为是由固体或液体颗粒和它们悬浮在其中的气体(空气)组成的两相系统。气溶胶有自然和人为两种来源。例如尘埃颗粒产生风蚀表层土壤，农业活动，海盐和海浪。其他来源包括通过大气中的化学反应产生。例如，硫酸盐气溶胶是由大气水分中的二氧化硫氧化产生的，颗粒物是在汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧中产生的发电厂．气溶胶散射和吸收大气中的太阳辐射和红外辐射，对气候具有直接的辐射强迫效应。raybet雷竞技最新

塔塔能源研究所

能源与资源研究所目前通过包括能源环境技术、环境和工业生物技术、生物技术和生物资源管理、监管研究和治理、资源和全球安全、行动计划、信息技术和服务、可持续发展推广和政策分析等部门运作。teri领导的研究项目的例子差异很大，包括石油泄漏和油泥沉积的微生物生物修复、生物质气化炉的设计和传播、荒地开垦和通过麻疯树(一种不可食用的含油作物)生产生物柴油废物回收绿色建筑和生态村。

飓风与全球变暖

美国国家海洋和大气管理局的科学家们认识到两个因素导致了更强烈的飓风——海洋热量和水蒸气。他们还认识到，由于燃烧化石燃料和砍伐森林等人类活动，这两个因素在过去20年里有所增加。这两种活动都显著提高了大气中的二氧化碳水平。

摘要及启示

随便看一下过去几十年关于二氧化碳气候问题的辩论，人们可能会认为地球工程只是昙花一现，这个想法起源于20世纪70年代的几篇推测性raybet雷竞技最新论文，随着NAS92评估报告以及与此同时的美国地球物理联合会和美国科学促进会在20世纪90年代初的讨论会达到了公众曝光的顶峰。随着国际社会对采取实质性行动应对气候变化的承诺日益加强，这一想法正逐渐从人们的视野中消失。raybet雷竞技最新在围绕FCCC的分析和谈判中，关于地球工程的辩论的缺席支持了这一解释。然而，我认为这种观点过于简单。首先，考虑到对气候的科学理解是与人类活动对气候影响的认识、对操纵气候手段的推测以及日益增长的技术力raybet雷竞技最新量共同发展的，这些技术力量赋予了将推测付诸实践的能力。

农业的挑战

可用于农业的土地总量不仅取决于生物物理条件，而且还取决于其他经济和环境目的对土地的需求。基础设施发展和城市化可能会减少主要人口中心周围的农业面积。在重大的能源转型过程中，可能会产生对生物能源的巨大需求燃料生产不仅来自快速生长的森林，还来自农作物。此外，为了维持自然的基本生命支持功能，可能必须留出一定份额的土地用于自然保护和生物多样性管理(Goklany, 1998 Sands and Leimbach, 2003)。

煤燃烧的替代品

温室气体排放量比任何化石燃料都低得多电厂．增加核能发电有一些主要的环境方面的反对意见，但大规模增加核能产能的最大障碍可能是铀的可用性。虽然核燃料行业几乎肯定会有不同的说法，但目前尚不清楚它能否支持全球产能的适度增长(IEA 2006 Breeze 2007a)。因此，虽然现有的核电站可能会在美国和英国被取代，但不太可能建造更多的核电站。其他地方的产能可能会增长，但永远不足以减少煤炭的使用。可再生能源技术提供了另一种主要途径化石燃料的替代品燃烧。然而，今天，这些技术根本无法满足全球对新产能日益增长的需求。

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