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尿素制造减少空气中CO2含量解决全球变暖问题

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：许杰1 魏涛2 杨玉田3

[导读] 摘要：二氧化碳和氨反应生成尿素和水，同时释放热量，这个反应是尿素生产的化学反应，通过化学反应方程式计算得到，每生产60吨尿素，可以消减44吨CO2，是一个非常好的消减空气中CO2的方法。

        枣庄市农业科学研究院山东省枣庄市 277100
        摘要：二氧化碳和氨反应生成尿素和水，同时释放热量，这个反应是尿素生产的化学反应，通过化学反应方程式计算得到，每生产60吨尿素，可以消减44吨CO2，是一个非常好的消减空气中CO2的方法。全世界投资建造尿素生产厂10万家，投资生产尿素，每家年生产尿素50万吨，全世界年生产尿素500亿吨，消耗空气中尿素366亿吨，而2019年全球CO2排放量是368亿吨。尿素不仅可以给工业生产提供原料，还可以将尿素当作肥料，施放到草原、山川、森林等所有的植物当中，让植物生长旺盛，植物生长旺盛间接增加空气中CO2的消耗。
        关键词：尿素；全球变暖；CO2
        一、CO2对全球变暖的影响
        二氧化碳对环境最大的作用是温室效应。
        温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热对流而形成的保温效应，即太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。
        大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。
        世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射（其中包括从紫到红的可见光）。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射（因为大气的温度比地面更低）。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。[1]
        大气中每种气体并不是都能强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟利昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有的长波辐射，其中只有一个很窄的区段吸收很少，因此称为"窗区"。地球主要正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的70%又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变，温室效应主要是因为人类活动增加了温室气体（CO2）的数量和品种，使这个70%的数值下降，留下的余热使地球变暖的。
        截至2013年5月，地球大气层中的二氧化碳浓度已超过400 ppm（百万分之400）。2000至2009年间的浓度增长率为每年2.0 ppm，且逐年加速。目前的浓度比工业化之前的280 ppm浓度高得多，而人为因素是导致二氧化碳浓度急剧上升的主要原因。
        二氧化碳浓度增加，主要是现代化工业社会燃烧的煤炭、石油、天然气释放的，还有大量排放的汽车尾气也含有大量二氧化碳气体，这些二氧化碳气体57%进入大气层，其余的则进入海洋，造成海洋酸化。
        因为二氧化碳增加而导致的温室效应，逐渐使地球表面温度升高。两极海洋的冰块也将全部融化。所有这些变化对人类和野生动物、植物而言无异于灭顶之灾。
        温室效应导致全球变暖，导致两极冰川溶化，被冰封十几万年的远古史前致命病毒被解封，威胁人类和动植物的安全。
        两极冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加，而导致海平面上升，岛屿国家被淹没，临海土地被淹没，海岸线升高。沿海地区一般都是一个国家发展最快的地区，经济发达，人口密集，据有关研究结果表明，当海平面上升1米以上，一些世界级大城市，如纽约、伦敦、威尼斯、曼谷、悉尼、上海等将面临浸没的灾难，对世界经济造成极大损失。[2]
        全球变暖还会导致土地沙漠化加剧，CO2浓度的增加还会导致空气中氧气的缺失，导致人类和动物无法呼吸到足够的氧气。
        二、尿素制造减少空气中CO2含量

        CO2的分子量是12+16*2=44，尿素的分子量是12+16+（14+2）*2=60，由尿素制造反应方程式可以得到，尿素厂每生产60吨尿素，就消耗空气中的CO2 44吨。
        这个是个极好的消减空气中CO2含量的方法，而且，这是个放热反应，就是向外放出能量，这样如果规划得当，在尿素制造过程中不消耗能源，不会额外释放CO2。
        CO2在常温下7092.75千帕（70大气压）液化成无色液体，然后将CO2液体通入尿素反应炉中进行化学反应，合成尿素。
        三、世界尿素制造厂尿素产能分析
        全世界尿素生产排名国家是中国、印度、西亚等其它国家，美国等发达国家却生产尿素不多，这个很好的消减大气中CO2含量的方法却被忽略了。
        中国是世界上生产尿素最多的国家，品牌众多，效益可观。主要厂家有中化化肥、兖矿鲁化、西洋集团、四川美丰、鲁西化工、山东瑞星、华鲁控股、宜化集团、建峰化工、深圳市芭田生态工程股份有限公司等，这些厂家产能不尽相同，大概在30万吨到200万吨之间，平均可以达到50万吨。
        2014年CO2全球排放量是323亿吨，2019年CO2全球排放量368亿吨，按照每家50万吨产能算，全世界要10万家产能在50万吨的尿素生产厂家，共生产尿素500亿吨，才能消耗CO2366亿吨，完全抵消全世界CO2排放量，如果世界CO2排放量继续增加，尿素厂家还要继续建设。
        再加上植物的调节，使得全球大气中CO2含量慢慢降低，降低到工业革命之前的水平。
        建议全世界各个国家根据CO2排放量认建尿素生产厂，建议根据世界经济排名位次来认建尿素生产厂家。如表一
        表一建议根据世界经济排名认建尿素厂家

        四、尿素应用
        尿素作用广泛，可以作为化工原料合成三聚氰胺、脲醛树酯、水合肼、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝Bx、味精等。
        农业上可以用作氮肥，用于植物生物量的增长。
        养殖上还可以用作饲料的合成成分。
        尿素不仅可以给工业生产提供原料，还可以将尿素当作肥料，施放到草原、山川、森林等所有的植物当中，让植物生长旺盛，植物生长旺盛间接增加空气中CO2的消耗，消减大气中CO2的含量。
        五、小结与讨论
        1、小结
        二氧化碳可以吸收地面反射的长波，使得大气变暖，导致全球气候变暖，工业化的步伐加快，大量燃烧煤炭、石油、天然气又导致二氧化碳的大量排放，从而增加了大气中二氧化碳的浓度，这样又加快了全球变暖的步伐，导致冰川溶化，病毒释放，海平面升高，沙漠化加剧，给全球经济造成严重后果，给人类、动、植物造成灭顶之灾。
        尿素制造可以消耗大气中的二氧化碳，每生产60吨尿素，可以消耗大气中的二氧化碳44吨。2019年全球二氧化碳排放量368亿吨，10万家年产能50万吨的尿素生产厂，总计年生产尿素500亿吨，就可以消耗366亿吨二氧化碳，抵消掉人类对二氧化碳的排放，再加上全球植物的调节，大气中二氧化碳的含量会慢慢恢复到工业革命之前的水平。
        2、讨论
        解决全球变暖的方法有很多，能否进行空地能量交换使得地面的温度降低，特别是两极？将温度降低到很低，使得冰川再回来？
        参考文献：
        [1] 什么叫温室效应．中国科普博览[引用日期2014-06-15]
        [2] 温室效应．香港天文台[引用日期2013-11-25]