[发明专利]利用漂浮容器的碳捕获

说明书

技术领域

披露了从大气中除去二氧化碳的方法。

背景技术

燃烧矿物燃料导致大气中二氧化碳浓度升高，从而带来环境不良改变的威胁。同时，渔业对海洋资源的利用似乎超过了海洋本身的容量。增加光合作用可通过将水体中的无机碳(二氧化碳)转化成有机碳(植物物质)而解决这两个问题。这种植物物质是海洋食物链的基础。

二氧化碳转化成有机碳的天然过程已知。当大气二氧化碳溶解于海洋中时，其以离子形式存在，可通过光合作用的过程而摄取入海洋浮游植物的体内。浮游植物最终因衰老而死亡或被其它海洋生物吃掉。随后产生的一些死亡或排泄的生物质沉入更深的水体，从而至少一些碳可从大气中有效地长期储存起来。

在海洋的某些区域，溶解于海洋表面的二氧化碳转化为有机碳受到可用的特定营养素的限制。例如，在大约80％的海洋中浮游植物生长因缺乏大量营养素(macronutrient)氮而受限制。

发明概述

第一方面提供了从大气中除去二氧化碳的方法。该方法包括将尿素自漂浮容器递送至海洋的透光层区域的步骤，从而增加尿素递送区域的浮游植物数量。

该方法包括将外源性氮源(即，尿素)递送至特定位置的海洋特定层以刺激该区域浮游植物群的生长，从而提高该浮游植物群的光合作用活性。可采用该方法降低大气CO₂浓度，因为随着浮游植物实施的光合作用用去了海洋透光层中存在的无机碳，更多的CO₂从大气扩散入海洋。数量增加的浮游植物最终会死亡并沉入更深的水体。因此，向透光层加入尿素使得海洋成为CO₂的储器，并降低大气中的CO₂浓度。

技术人员可理解，由于浮游植物是海洋食物链的基础，浮游植物数量增加也增加了海洋鱼的生物量。

在上述方法中，尿素从漂浮容器递送至海洋的透光层。相比于其它递送方法，例如经管道递送，从漂浮容器递送氮源(即，尿素)有许多优点。例如，通过管道递送营养素在经济上可能行不通，因为达到海洋中合适区域所需的管道太长以及管道的维护成本。此外，需要岸基设施经管道抽吸氮源，这进一步增加了成本。

此外，如上所述，在大约80％的海洋中浮游植物生长因缺乏大量营养素氮而受限制。便携式漂浮容器有助于将氮源(即，尿素)递送至这些区域。

提供的尿素是白色颗粒，广泛应用于农业中。在海水中，尿素由细菌分解死亡的浮游植物或浮游动物排泄物而天然产生。与许多其它含氮化合物，例如氨相比，尿素具有许多优点，其易于储存和运输，不具腐蚀性并且是pH中性。相反，氨(或氨溶液)有腐蚀性、毒性并且分类为危险的化学品。

通常将区域定位在能在显著的时期(例如，100年以上)自大气中捕获二氧化碳。死亡浮游植物或其它衍生的物质下沉得离透光层越远，碳远离海洋表面的时间越长。因此，至少在优选的实施方式中，将尿素递送至有一定深度的海洋区域透光层，该深度足以使得死亡的所述浮游植物和衍生自该浮游植物的有机物质从混合层(mixed layer)下降并能长期从大气中捕获CO₂的碳(或者，递送至洋流会将氮源和其它浮游植物携带至这种区域的位置)。

例如，所述区域可以位于大陆架的边缘或在深海之上，在该处有机物可沉至1000m或更深的深度。

在一些实施方式中，用漂浮容器运输颗粒形式的尿素，与取自该区域的水混合后立即递送。本领域技术人员应理解，溶解于这种海水中的尿素溶液在性质(例如，温度、密度和盐度)上类似于要将尿素递送入的海水。实际上，如果尿素溶液是较稀的溶液，其性质非常类似于周围的海水。因此，在浮游植物能接近尿素中的氮之前，含尿素海水不会在水体中显著上浮或下沉。

通常将尿素注入该区域的预定深度(例如，15-50m)以在最适合浮游植物生长的深度形成浓溶液。这种深度取决于许多因素，例如浮游植物几乎不能在100m以下生存，因为阳光几乎不能穿透该深度而进入海洋。类似地，浮游植物几乎不能在海洋上层的数米中生存，因为阳光太强烈。

在其它实施方式中，尿素是颗粒形式，从漂浮容器喷洒在该区域的海洋表面上。尿素颗粒在颗粒内部可含有气囊以降低颗粒的沉降速度，因此氮不会沉到透光层外。