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博客
碳移除:应对气候变化从增量控制到存量处理的新动向
– 补偿难减排部门的剩余排放;
– 移除历史排放以应对温度过冲。
数据来源:IPCC AR6 Scenario Explorer and Database;RMI分析
-地球化学碳移除(Geochemical CDR,简称gCDR):加速碱性物质与二氧化碳之间的自然中和反应,将大气中的CO2转化为固体碳酸盐矿物或溶解的碳酸氢盐。例如加速岩石表面矿化、陆地和海岸增强风化、利用矿物增加海水碱度。
-合成碳移除(Synthetic CDR,简称sCDR):利用由低碳能源驱动的工程系统,直接从空气中分离并捕获CO2;或通过改变水的化学性质间接移除空气中的CO2。例如利用溶液吸收与固体吸附、膜分离法、电化学方法提高海水碱度等。
CO2的封存是单独的一个CDR技术种类,即通过捕集、矿化和其他物理或化学过程封存捕获和浓缩的CO2。包括利用地质结构或矿物捕集的传统碳封存手段和通过原地及异地矿化的非传统封存手段。
来源:RMI
CDR不同于基于化石能源(主要是工业和能源领域)的碳捕集与封存技术(Carbon Dioxide Capture and Storage,简称CCS)。前者捕捉的是大气中已有的CO2,因此可以从存量的角度降低大气中CO2的浓度,后者往往应用于排放发生时的CO2捕捉,重点在于减少或者避免新的排放,属于减排手段, 单独采用时并不能移除大气中的CO2。而只有将CCS与生物能源生产相结合(BECCS)或与直接空气捕集相结合(DACCS)时,CCS才可以成为CDR方法的一部分。CDR手段的核心特征在于从大气中移除CO2,不论其是新增排放还是历史排放,也可以说CDR是对于已经排出的CO2进行的“二次减排”,其效果针对存量来说更为实质。
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数据来源:IPCC AR6 Scenario Explorer and Database;RMI分析
满足CDR需求目标要通过上述三类技术实现。其中,相对于传统利用自然生态系统碳汇功能的CDR技术,创新性的工程技术CDR,例如BECCS、gCDR和sCDR技术,将成为更加有力的手段。根据落基山研究所分析,全球陆地和海洋生态系统的年碳汇量在2050年为4Gt,仅满足30-40%左右的全球碳移除需求[ii]。这意味着余下大部分的需求要通过工程技术CDR实现。
我国碳达峰和碳中和“1+N”政策体系对CDR工作做出了系列部署。2022年6月,科技部等九部门印发了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》,其中明确提出“构建低碳零碳负碳技术创新体系”,并制定了负碳及二氧化碳温室气体减排技术能力提升行动和前沿颠覆性低碳技术创新行动,强调了包括生态系统固碳增汇技术和空气中二氧化碳直接捕集技术等在内的CDR前沿技术研究部署。2023年4月,自然资源部等四部门联合印发了《生态系统碳汇能力巩固提升实施方案》,方案围绕生态碳汇能力提升,即通过森林草原等生态系统从大气中移除二氧化碳的能力,提出了到2025年和2030年的主要目标和四方面重点任务。这些政策和行动方案为我国进一步有效发挥碳移除对碳达峰碳中和目标的支撑作用奠定了重要基础。
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数据来源:Climate Focus,CDR.fyi;RMI分析
整体来看,与传统意义上的碳减排工作相比,CDR的发展在全球层面还处于起步期,创新性的工程技术CDR总量不足传统自然碳汇CDR总量的1%[xi];同时,CDR发展也面临诸多挑战及一些潜在风险和限制因素。例如,生物源碳移除手段发展受到土地利用的制约,而直接空气捕捉与封存等技术则存在高能耗的问题;以及大规模的CDR部署可能带来的地球系统反馈,进而对生物多样性、水和粮食生产等方面带来不同程度的积极或消极影响。但是,CDR更显著地体现了应对气候变化的紧迫性共识,体现了从增量控制到存量处理的认识和手段上的提升,代表了目前和未来应对气候变化技术、政策、市场发展的一个重要方向,其对全球应对气候变化的相关政策走向、投资重心、产业布局以及市场化交易新的规则都带来重大影响。