[发明专利]负碳排放系统及其方法

说明书

本发明披露一种负碳排放系统及其方法。利用生长植物光合作用吸收二氧化碳分子，经由适当地设计引发植物光合作用的光子波长，以增加植物光合作用的效率，并选择碳足迹低于阈值和转换效率高于阈值的LED光源，结合碳足迹低于阈值的低碳电源如太阳能电池板，这种组合满足时，系统利用植物光合作用所吸收的二氧化碳分子多于排放值，而达成长期负碳排放的情况。此系统可应用于二氧化碳的捕捉。

技术领域

本发明涉及一种负碳排放系统及其方法。

背景技术

地球大气中高浓度的二氧化碳(CO₂)威胁着地球上未来的生活方式。各国正在采取措施，减少大气中的二氧化碳排放，包括探索更多节能发电技术，促进节能减排二氧化碳排放。2015年在巴黎举行的联合国气候变迁大会，超过187个会员国家设定了一个积极的目标，要将全球气温上升限制在1.5℃以下，恢复到工业化前的水平。

大会还认识到，清洁发电技术和节能措施本身不足以解决根本的问题，因为即使二氧化碳量减少并以较慢的速率排放，二氧化碳净浓度仍在上升。换句话说，它仍然是属于排碳正值的(正碳排放)。

政府间气候变化专门委员会报告说，到2040年，需要部署大规模的“负碳排放”。正在讨论和开发的一种方法是具有碳捕集和封存(BECCS或BioCCS)的生物能源。在2011年的联合国气候变化大会上，经济合作与发展组织(OCED)环境局发布了到2050年的展望，讨论了对排放量的需求，指出“在实现较低浓度目标(450ppm)上在很大程度取决于使用BECCS”。根据碳排放中心(CCR)，BioCCS有可能在生产燃料或电力的同时从大气中排除大量的温室气体(GHG)二氧化碳。

碳捕获和储存正在由加利福尼亚州萨克拉门托(Sacramental,California)的清洁能源系统(CES)在加利福尼亚州贝克斯菲尔德(Bakersfield,CA.)的金伯利娜电厂(Kimberlina)的一家小型商业工厂进行可行性研究。CES中最显着的元素是氧气燃烧器，类似于在气体发动机中使用的氧气燃烧器，其通过在存在气态氧气和水的情况下燃烧清洁的气体燃料而产生蒸汽。清洁燃料是通过加工常规的化石燃料，例如来自煤的合成气，炼油残渣，生物质或生物燃料气体，天然或填埋气体来制备的。

在近化学计量条件下进行燃烧以在高温和高压下产生蒸汽和CO₂的混合物。蒸汽条件适用于驱动常规或先进的蒸汽轮机发电机，或修改为由高温蒸汽驱动的燃气轮机。通过涡轮机后，蒸汽和二氧化碳混合物冷凝，冷却并分离成水和二氧化碳。然后可以将CO₂以地下表面的液体形式隔离，从而从地球大气中除去。

大自然通过植物光合作用的自然现象来消除二氧化碳。绿色植物，包括藻类，借助其叶绿素和阳光，将水和二氧化碳转化为碳水化合物。此外，科学家和工程师正在发现使用人工照明来帮助植物生长的好处。日本的Miriai有限公司日前公布了其800平方米的植物种植厂的结果，利用LED照明每天生产1万只莴苣。公司报导，LED照明灯替代荧光灯，减少工厂用电量40％，植物增长率提高50％。

发明内容

发明人经过研究地球大气中二氧化碳的增加及环境的影响，发明以下实现二氧化碳负排放系统及方法。

生物质的碳捕集与封存技术(BioCCS)

BioCCS技术是目前处理地球大气中二氧化碳浓度增加问题的重要技术。然而，BioCCS技术有缺点。使用这种方法，二氧化碳只能被捕获而不是消除-它只是从地球大气中隔离，并以紧凑(液化)的形式储存在地球或地球表面下。目前永久性防漏存储系统和技术尚不具备。当液化和加压二氧化碳最终从储存器中逃逸回到大气中时，BioCCS系统的结果将受到影响。

其次，上述CES系统的BioCCS系统一般前端碳足迹十分大。若没有对生命周期评估(LCA：Life Cycle Analysis)，及对生命周期碳排放(包括建设，运行和维护)的全面了解，其对二氧化碳减排工作的净收益无法确定。