CHINACLEANDEVELOPMENTMECHANISMFUND
2022-06-30
要实现气候目标，虽然减排是当务之急，但开发和部署碳去除技术，对于实现净零目标并最终实现负排放，发挥着重要的补充作用。负碳技术已成为国际公认的应对气候变化的关键技术，我国国家层面已将负碳技术纳入总体战略，在《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等多个政策文件中均提出，要开展低碳零碳负碳技术攻关，推进低碳零碳负碳技术研发应用。
一、碳中和与负碳排放的区别
碳中和或净零，是指二氧化碳排放量与二氧化碳去除量达到平衡。负碳排放，是指一个公司、行业或国家从大气中去除的二氧化碳需超过其排放的二氧化碳。
二、什么是二氧化碳去除
二氧化碳去除（Carbondioxideremoval，CDR）指直接或间接从大气中捕获二氧化碳并永久储存的方法。从大气中去除二氧化碳不仅可以平衡或中和难以避免的碳排放，还可以在全球范围内实现负碳排放。
三、从大气中去除二氧化碳的方法
从大气中去除二氧化碳有多种方法，大致可分为三类：基于自然的解决方案，旨在增强自然过程的措施以及基于技术的解决方案。
（一）基于自然的解决方案
1.植树造林和再造林
植树造林和再造林(afforestationandreforestation，AR)均是通过人工方式恢复森林覆盖率的活动，旨在通过土地使用管理加强自然界二氧化碳循环。植树造林是在之前没有森林的地方种植森林，而再造林则是在原有自然或人为因素而遭到破坏的土地上重建森林。虽然AR技术已得到应用，且成本相对较低，并能带来如增强生物多样性和减少土壤侵蚀等积极影响，但它也会与生物燃料和粮食生产争地。
2.其他基于自然的解决方案包括恢复沿海植被生态系统和海洋生态环境，以确保它们继续从空气中吸收二氧化碳。
（二）增强自然过程的措施
1.生物炭
生物炭（Biochar）通常是指农林废弃物等生物质，在缺氧和一定温度条件下热解形成的富碳产物。把生物炭施入土壤可起到固碳作用。此方法虽有潜力，但还没有被大规模推广应用。同时，还需进一步加强研究，以量化生物炭的碳去除潜力、碳在土壤中的长期稳定性和持久性、生物炭对生物体的影响以及潜在的协同效益。
2.增强风化
岩石在保持地球长期气候稳定和二氧化碳在陆地、海洋和大气之间循环方面发挥着关键作用。风化是岩石的化学分解，岩石风化作用可将大气中的二氧化碳去除，并将其转化为地球表面和海洋沉积物中的稳定矿物质。增强风化（Enhancedweathering）的目的是加速二氧化碳吸收过程，即将碾碎的、富含钙和镁的硅酸盐岩石（如玄武岩）添加到土壤中，碾碎的硅酸盐岩石经过溶解，并与从大气中吸收的二氧化碳反应生成碳酸盐，最终通过径流转移到海洋中进行长期封存。此外，岩石风化作用还可为粮食安全、土壤健康和缓解海洋酸化带来潜在的协同效益。尽管一些关于CDR的方法中提到了增强风化，但仍需进一步调查和研究，以了解其碳去除潜力、成本、风险等。
3.海洋碱化和海洋施肥
海洋是最大的天然碳汇空间，目前从大气中去除了约三分之一的人为碳排放。加强利用海洋作为碳汇的方法包括海洋碱化（oceanalkalinisation）和海洋施肥（oceanfertilisation）。海洋碱化是增强风化作用的直接结果，而海洋施肥的原理则是通过向营养贫化的海域添加营养物质以增强海洋生物吸收二氧化碳的能力。这两种技术还未经过大规模测试，环境问题和公众接受度可能会阻碍其大规模应用。
（三）基于技术的解决方案
1.直接空气捕获
直接空气捕获（Directaircapture,DAC）技术指直接从大气中捕获二氧化碳后进行永久封存或利用，固体DAC和液体DAC是目前正在使用的两种捕获技术。固体DAC技术利用固体吸附剂过滤器与二氧化碳进行化学结合，当过滤器被加热时，将其释放的二氧化碳捕获后进行封存或利用。液体DAC则使空气与化学溶液（例如氢氧化物溶液）接触，以溶液特性去除二氧化碳，再将剩余的空气排回大气中。其他新兴的捕获技术包括电摆动吸附（electro-swingadsorption）和膜分离（membrane-basedseparation）。
根据国际能源署（IEA）统计，目前全球有18个DAC项目正在运行，分别位于美国、加拿大和欧洲。DAC项目在选址方面具有灵活性，例如，可以位于需要二氧化碳作为原料的工厂旁边或合适的碳封存地点附近，以减少长距离二氧化碳运输。DAC设施还可以与其他二氧化碳捕获设施共同配置。但由于大气中的二氧化碳浓度较低，从空气中捕获二氧化碳比从点源捕获成本更高。因此相较于其他碳捕获技术和应用，DAC的成本及能源需求更高。
2.生物质能碳捕获与封存
生物质能碳捕获与封存（BioenergywithCarbonCaptureandStorage，BECCS）是将生物质能与碳捕获封存技术（CCS）相结合。即植物在生长过程中通过光合作用吸收二氧化碳形成生物质，采用CCS技术对生物质转化为能源过程中释放的二氧化碳进行捕集和封存。BECCS技术适用范围广泛，包括使用生物质(或生物质和化石燃料混合)的发电厂、用于造纸的纸浆厂、生产水泥的窑炉以及通过生物质发酵（乙醇）或气化（沼气、生物柴油、氢气）生产生物燃料的炼油厂。根据IEA统计，目前全球共有13个BECCS项目，分别位于美国、加拿大、欧洲和日本。生物质资源的可持续性、对运输和封存二氧化碳基础设施的需求等因素会使BECCS技术大规模部署面临挑战。
1.IEA（2021年），直接空气捕获报告
2.IEA（2020年）CCUS特别报告-清洁能源转型中的碳捕获利用和封存
摘译、整理：中国清洁发展机制基金管理中心樊怡彤、袁晓华