背景介绍

碳去除技术(Carbondioxideremoval，CDR)是近年来大家热议的话题，它是指直接或间接从大气中捕获二氧化碳并永久储存的方法。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新的报告指出，想要完成《巴黎协定》提出的目标，将全球变暖限制在比工业化前水平高1.5oC范围内，需要政府采取行动来去除地球大气中现存的超过3万亿吨的二氧化碳，其中约1/3来自人类化石燃料燃烧的排放。

碳去除技术的分类

碳去除大致可以被分为两大途径：自然去碳和人工去碳。值得一提的是碳去除技术跟碳捕捉技术不同，碳捕捉关注的是从源头上制止碳进入大气，而碳去除技术关注的是去除已经存在于大气中的二氧化碳。

一、自然去碳

自然去碳指的是通过自然过程吸收二氧化碳，碳汇包括森林、土壤、农作物等。这些自然过程可以自发进行，也可以通过人为方式被增强。

1. 森林碳汇

森林碳汇指的是森林植物吸收大气中的二氧化碳将其固定在植被或土壤中，从而减少大气二氧化碳。植树造林、退耕还林、减少滥砍滥伐以及提高森林管理等手段均可以提升森林碳汇的效果。美国国家科学院和Roe的报告显示，植树造林能够以每吨100美元的成本为美国贡献约1.5亿吨的碳去除额度，Fargione 的调查则更是把这一额度提升到了2.5亿吨。

2. 农业碳汇

在森林碳汇之外，农业碳汇的前景也不容小觑。农业碳汇指的是在农业生产过程中通过农业种植、植被恢复等措施，吸收大气中的二氧化碳。开展再生农业、使用堆肥和生物炭(biochar)以及轮牧都可以提高农业碳汇的效率。

森林和土壤已经储存了超过3万亿吨的碳。如果能通过调控光合作用来提高天然碳汇过程，将会更大的提高汇碳的效率。2019年美国国家科学院的报告表示，以现在的认知和技术，我们可以通过自然手段以低于100美元每吨的成本每年从全球大气中去除将近100亿吨的二氧化碳。此碳去除成本是非常划算的，不过在执行层面能够达到的效果会因为人类活动、后勤问题、组织能力和政治因素而大打折扣。

二、人工去碳

人工去碳指的是基于工程和技术的去碳方案，其中讨论最多、发展潜力最大的几项技术包括生物能源与碳捕获和储存技术(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)和直接空气捕获技术(Direct air capture, DAC)。

1. 生物能源与碳捕获和储存技术

生物能源与碳捕获和储存技术(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)是碳去除中一项极具发展潜力的人工去碳技术。BECCS主要涉及到燃烧生物废料(生物废料主要源于农业，林业和市政资源)作为能源，并在燃烧过程中对释放的二氧化碳进行捕集和封存。因为生物质燃烧产生的二氧化碳是植物生长所储存的碳被重新释放，这一步属于“净零排放”。利用碳捕获技术捕获释放出来的二氧化碳，将其进一步压缩和冷却处理后被注入地质构造中永久储存，这一步属于“负排放”。

2. 直接空气捕获和海洋去碳技术

直接空气捕获技术(Direct air capture, DAC) 指直接从大气中捕获二氧化碳后进行永久封存或利用。把碳储存在稳定的地质构造中确实是一种更可靠和永久的手段，但DAC通常需要使用鼓风机以过滤的方式捕获碳，这一手段非常耗能且价格昂贵。

3. 海洋去碳技术

亟待被开发的还有海洋去碳技术。在海洋中进行铁施肥可以提高浮游植物的增长速率，从而提高大气二氧化碳的吸收速率。大面积的海带种植以及污水碱化工程也可以提高海洋去碳能力。但是这些碳去除技术对于海洋生态系统的影响较为复杂，因此2021年美国国家科学院的报告提出希望能开展更多的研究明晰海洋碳去除技术的发展前景。

三、碳去除技术的发展前景

短期来说，碳去除技术能够减少人类温室气体的净排放;

中期尺度上，碳去除可以抵消某些工、农业活动、交通运输产生的排放从而帮助我们实现碳中和的目标;

长期尺度上，它可以降低大气中的碳含量，从而逐渐降低全球气温。

四、CO2浴缸比喻

大气碳储量就像一个大的浴缸一样，一边人类不断的在燃烧化石能源给“浴缸”灌水，另一边碳去除计划竭尽全力为浴缸“放水”，要想阻止浴缸漫溢，进出两端都要加强力度管控或推进。