背景介紹

碳去除(chu)技術(Carbondioxideremoval，CDR)是(shi)近(jin)年(nian)來(lai)大(da)家(jia)熱(re)議的(de)話題，它是(shi)指(zhi)直接或(huo)間(jian)接從(cong)大(da)氣中(zhong)(zhong)捕(bu)獲二氧(yang)化(hua)碳并永(yong)久儲存的(de)方(fang)法。聯合國政府(fu)間(jian)氣候(hou)變(bian)化(hua)專門委員會(IPCC)最新的(de)報告指(zhi)出，想要(yao)完成(cheng)《巴(ba)黎協定(ding)》提出的(de)目標，將全球變(bian)暖(nuan)限制(zhi)在比工(gong)業(ye)化(hua)前(qian)水(shui)平(ping)高1.5oC范圍內，需(xu)要(yao)政府(fu)采取行動來(lai)去除(chu)地(di)球大(da)氣中(zhong)(zhong)現存的(de)超過3萬億噸的(de)二氧(yang)化(hua)碳，其(qi)中(zhong)(zhong)約1/3來(lai)自人類(lei)化(hua)石燃料燃燒的(de)排放。

碳去除技術的分類

碳(tan)(tan)(tan)(tan)去除(chu)(chu)大致可以被分為(wei)兩大途徑：自然去碳(tan)(tan)(tan)(tan)和人工去碳(tan)(tan)(tan)(tan)。值得(de)一提的是(shi)碳(tan)(tan)(tan)(tan)去除(chu)(chu)技(ji)術跟碳(tan)(tan)(tan)(tan)捕捉(zhuo)技(ji)術不同，碳(tan)(tan)(tan)(tan)捕捉(zhuo)關注的是(shi)從源頭(tou)上(shang)制止(zhi)碳(tan)(tan)(tan)(tan)進入大氣(qi)，而碳(tan)(tan)(tan)(tan)去除(chu)(chu)技(ji)術關注的是(shi)去除(chu)(chu)已經存在于大氣(qi)中(zhong)的二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)(tan)。

一、自然去碳

自然(ran)去碳(tan)指的是(shi)通過(guo)自然(ran)過(guo)程吸收二氧化碳(tan)，碳(tan)匯包括森林、土壤(rang)、農作物等(deng)。這些自然(ran)過(guo)程可以(yi)自發進(jin)行(xing)，也可以(yi)通過(guo)人為方式被增強。

1. 森林碳匯

森林(lin)(lin)(lin)碳(tan)匯指的(de)是森林(lin)(lin)(lin)植(zhi)物(wu)吸收大氣中的(de)二(er)(er)氧化碳(tan)將其固定在植(zhi)被或土壤中，從而減(jian)少大氣二(er)(er)氧化碳(tan)。植(zhi)樹(shu)造林(lin)(lin)(lin)、退耕還林(lin)(lin)(lin)、減(jian)少濫砍濫伐(fa)以(yi)及(ji)提高森林(lin)(lin)(lin)管理等手段均可(ke)以(yi)提升(sheng)森林(lin)(lin)(lin)碳(tan)匯的(de)效果。美(mei)國國家科(ke)學院(yuan)和Roe的(de)報(bao)告顯示，植(zhi)樹(shu)造林(lin)(lin)(lin)能夠以(yi)每噸100美(mei)元的(de)成本為美(mei)國貢獻約1.5億噸的(de)碳(tan)去除額度，Fargione 的(de)調查(cha)則更是把這一額度提升(sheng)到了2.5億噸。

2. 農業碳匯

在森(sen)林碳(tan)匯(hui)之(zhi)外，農(nong)業碳(tan)匯(hui)的(de)前(qian)景(jing)也(ye)不(bu)容(rong)小覷。農(nong)業碳(tan)匯(hui)指的(de)是在農(nong)業生產過程中通過農(nong)業種植(zhi)、植(zhi)被恢復(fu)等(deng)措施，吸收大(da)氣中的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。開展再生農(nong)業、使用堆肥和生物(wu)炭(biochar)以(yi)及輪牧(mu)都可以(yi)提高農(nong)業碳(tan)匯(hui)的(de)效率。

森(sen)林和土(tu)壤已經儲存了超(chao)過3萬億噸的(de)(de)(de)(de)碳(tan)。如果能(neng)通過調控光(guang)合作用(yong)來提(ti)高天然(ran)碳(tan)匯過程，將會更大(da)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高匯碳(tan)的(de)(de)(de)(de)效率。2019年美(mei)國(guo)國(guo)家科學院(yuan)的(de)(de)(de)(de)報告表示，以(yi)現在的(de)(de)(de)(de)認知和技術(shu)，我們(men)可(ke)以(yi)通過自(zi)然(ran)手段(duan)以(yi)低于100美(mei)元每(mei)噸的(de)(de)(de)(de)成(cheng)本每(mei)年從全球大(da)氣中去除將近100億噸的(de)(de)(de)(de)二氧化碳(tan)。此碳(tan)去除成(cheng)本是非常劃算(suan)的(de)(de)(de)(de)，不過在執(zhi)行層面能(neng)夠達到的(de)(de)(de)(de)效果會因為人類(lei)活動(dong)、后勤問題、組織能(neng)力和政治(zhi)因素而大(da)打折扣。

二、人工去碳

人(ren)工(gong)(gong)去碳(tan)指的是基(ji)于工(gong)(gong)程和技術(shu)(shu)(shu)的去碳(tan)方案，其(qi)中討論最多、發展潛力最大的幾項技術(shu)(shu)(shu)包括生(sheng)物能源與碳(tan)捕(bu)獲和儲(chu)存技術(shu)(shu)(shu)(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)和直接空氣捕(bu)獲技術(shu)(shu)(shu)(Direct air capture, DAC)。

1. 生物能源與碳捕獲和儲存技術

生物能源(yuan)與碳(tan)(tan)(tan)捕獲(huo)和(he)儲存(cun)技術(shu)(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)是碳(tan)(tan)(tan)去(qu)除(chu)中一(yi)(yi)項極具發展潛力的(de)(de)(de)人工去(qu)碳(tan)(tan)(tan)技術(shu)。BECCS主要(yao)涉及到(dao)燃(ran)燒生物廢(fei)料(liao)(生物廢(fei)料(liao)主要(yao)源(yuan)于(yu)(yu)農業，林業和(he)市政資源(yuan))作為(wei)能源(yuan)，并在(zai)燃(ran)燒過(guo)程中對釋(shi)放(fang)(fang)(fang)的(de)(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)(tan)進(jin)行捕集和(he)封存(cun)。因為(wei)生物質燃(ran)燒產生的(de)(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)(tan)是植物生長(chang)所儲存(cun)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)被重新釋(shi)放(fang)(fang)(fang)，這一(yi)(yi)步(bu)屬(shu)于(yu)(yu)“凈零排放(fang)(fang)(fang)”。利用碳(tan)(tan)(tan)捕獲(huo)技術(shu)捕獲(huo)釋(shi)放(fang)(fang)(fang)出來(lai)的(de)(de)(de)二氧化碳(tan)(tan)(tan)，將(jiang)其進(jin)一(yi)(yi)步(bu)壓縮和(he)冷卻(que)處理(li)后被注入地質構造(zao)中永久(jiu)儲存(cun)，這一(yi)(yi)步(bu)屬(shu)于(yu)(yu)“負排放(fang)(fang)(fang)”。

2. 直接空氣捕獲和海洋去碳技術

直接空氣捕(bu)獲技(ji)術(Direct air capture, DAC) 指(zhi)直接從大(da)氣中(zhong)捕(bu)獲二氧化碳后進行永久(jiu)封存或利用(yong)。把碳儲(chu)存在穩定(ding)的(de)地質構造(zao)中(zhong)確實(shi)是一(yi)種更可靠(kao)和永久(jiu)的(de)手(shou)段，但DAC通常(chang)需要使用(yong)鼓(gu)風機以過濾的(de)方(fang)式捕(bu)獲碳，這一(yi)手(shou)段非(fei)常(chang)耗能且價(jia)格昂貴。

3. 海洋去碳技術

亟(ji)待被開發(fa)的(de)(de)還有海洋去碳(tan)技(ji)(ji)術。在海洋中進行鐵施肥可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)浮(fu)游(you)植物的(de)(de)增長速率，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)大氣二氧(yang)化碳(tan)的(de)(de)吸收速率。大面積的(de)(de)海帶種植以(yi)及污水堿(jian)化工(gong)程也可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)海洋去碳(tan)能力(li)。但(dan)是這(zhe)些(xie)碳(tan)去除技(ji)(ji)術對于海洋生態(tai)系統(tong)的(de)(de)影響(xiang)較為復(fu)雜(za)，因此2021年美國(guo)國(guo)家科學院的(de)(de)報告提(ti)出希望能開展(zhan)更多的(de)(de)研究明晰海洋碳(tan)去除技(ji)(ji)術的(de)(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景。

三、碳去除技術的發展前景

短期(qi)來說，碳去除(chu)技術能(neng)夠減少人類溫室氣體(ti)的凈排放;

中(zhong)期尺度上，碳去除可以抵消某些(xie)工、農(nong)業活(huo)動、交通運輸產生(sheng)的(de)排放從而幫(bang)助我們(men)實現(xian)碳中(zhong)和的(de)目標;

長期尺度上(shang)，它(ta)可(ke)以降低大氣中(zhong)的(de)碳(tan)含量，從而逐漸降低全球(qiu)氣溫。

四、CO2浴缸比喻

大(da)氣碳儲量就(jiu)像一(yi)個大(da)的(de)浴缸一(yi)樣，一(yi)邊人類(lei)不斷的(de)在燃燒化(hua)石能源給“浴缸”灌(guan)水(shui)，另(ling)一(yi)邊碳去除計劃竭盡全力(li)為浴缸“放(fang)水(shui)”，要(yao)想(xiang)阻止浴缸漫溢，進出兩端都要(yao)加強力(li)度管控(kong)或推進。