前沿產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及機(jī)遇-碳移除篇

前沿產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及機(jī)遇 >CDR技術(shù)路線 >國內(nèi)外政策規(guī)劃 >CDR技術(shù)部署與示范 11 11封存的可靠性和永久性有待驗(yàn)證 12>不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn) 機(jī)遇及建議/ 建立MRV體系 14 ·碳移除(CDR)是指直接從大氣中去除二氧化碳并將其持久地儲存在地下、陸地、海洋或產(chǎn)品中的一系列技術(shù)、實(shí)踐和方法。國際社會已經(jīng)將CDR視為實(shí)現(xiàn)凈零排放路徑中的一種不可避免的方式?！DR主要分為基于土地的傳統(tǒng)CDR和新型CDR兩大類。傳統(tǒng)CDR主要是指在陸地中捕獲并儲存CO?的方法，包括造林/再造林、土壤固碳、改善森林管理等。新型CDR主要是指通過技術(shù)手段直接從大氣中捕獲CO?的一些方法，包括直接空氣捕集(DAC)、生物能源碳捕集和封存(BECCS)、生物炭、強(qiáng)化巖石風(fēng)化、海洋堿化、海洋施肥、藍(lán)碳管理等。·目前已經(jīng)有120多個(gè)國家設(shè)立了凈零排放目標(biāo)，但是僅有少數(shù)國家出臺了明確的、可行的CDR發(fā)展計(jì)劃，包括美國、歐盟、英國、日本、巴西等，中國的碳中和政策體系中對負(fù)碳技術(shù)也提出了明確的支持?！ぎ?dāng)前，世界范圍內(nèi)現(xiàn)有的CDR幾乎全部來自于傳統(tǒng)的CDR方法，如造林和再造林等。新型CDR方法目前的清除能力非常有限。2022年全世界共有18個(gè)DAC項(xiàng)目在運(yùn)行中，位于歐洲、美國和加拿大?！DR相關(guān)政策體系仍不完善，具體方法的選擇、部署的規(guī)模和時(shí)間等都尚不清晰，CDR在凈零排放戰(zhàn)略中的定位尚不明確，缺乏對CDR技術(shù)、實(shí)踐和方法的支持?！ぎ?dāng)前大部分新型CDR方法仍處于技術(shù)發(fā)展初期，成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差，難以商業(yè)化?！ぎ?dāng)前很多CDR方法的可靠性和永久性缺乏監(jiān)測和核查，有待進(jìn)一步驗(yàn)證?！ぎ?dāng)前很多CDR方法還處于初期階段，未進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和驗(yàn)證，存在不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。例如，CDR對氣候和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響等?！の磥響?yīng)加大對碳移除的重視，完善CDR政策體系，明確CDR在碳中和實(shí)現(xiàn)路徑中的定位，·當(dāng)前許多CDR方法還缺乏對于可靠性和永久性的驗(yàn)證，使得CDR方法響了市場對于碳移除產(chǎn)品的信任。未來，應(yīng)當(dāng)建立完善的MRV(監(jiān)測、報(bào)告與核查)體系，減排措施幾乎不可能完全消除所有的溫室氣體排放，還需要采取措施從大氣中碳，以實(shí)現(xiàn)凈零排放。此外，目前累積排放的溫室氣體已經(jīng)對全球氣候造們實(shí)現(xiàn)了深度的去碳化，這些影響仍將存在，并且可能在未來幾十年變得更根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的定義碳移除(CarbonDioxideRemoval,以下簡稱不同于化石能源和工業(yè)領(lǐng)域的碳捕獲、利用與封存(CCUS)技術(shù)，它可以解決最難去碳化部門(如農(nóng)業(yè)、航空和航運(yùn)部門)的排放問題，并從大氣中清除遺留的二氧化碳(CO?)IPCC第六次評估報(bào)告(AR6)第三工作組報(bào)告[1]指出，如果要實(shí)現(xiàn)二氧化碳或溫室氣凈零排放，部署CDR平衡難以消減的剩余排放量是不可避免的。所有可能將升溫限制在2℃或更低水平的說明性減緩路徑(IMPs)都使用了某種形式的CDR。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在《2023(2)森林管理改善現(xiàn)有森林、土壤的管理實(shí)踐，如森林經(jīng)力約為(2)森林管理改善現(xiàn)有森林、土壤的管理實(shí)踐，如森林經(jīng)力約為1~21億噸CO2/年。(3)森林管理CO?/年，成本約為-45~100美元/噸CO?,主直接從大氣中捕獲CO2的一些方法，如生物能源碳捕集和封存(BECCS)、直接空氣捕集(DAC)、海洋堿化等，這些方法大都還處于原型或示范階段，目前有一些小范圍的部署，每年清除量僅有200萬噸[2]。(1)造林/再造林(1)造林/再造林通過在從未有森林或曾經(jīng)有森林的土地上種植樹木以建造森林，從大氣中去除二氧化碳。樹木在生長過程中利用光合作用吸收二氧化碳，并長期儲存。該方法已經(jīng)十分成熟并得到了廣泛的應(yīng)用，但是其規(guī)模仍不確定，并且缺乏有效的監(jiān)測和驗(yàn)證措施，其封存潛力約為5~100億噸CO?/年，成本約為0~240美元/噸CO?。直接空氣捕集(DAC):通過化學(xué)工程方法，從空氣中直接捕集CO?,并將其長期封存或利用。DAC的優(yōu)勢在于土地和水資源消耗少、封存的持久及清除量易于量化，但是需要消耗大量的能源，成本較高，約為100~300美元/噸CO?,主要取決于能源消耗類型、利用和儲存方法等各種因素，DAC的封存潛力約為50~400億噸CO21年。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物能源過程中產(chǎn)生的CO?進(jìn)行捕集，并長期質(zhì)能的類型、捕獲技術(shù)和儲存方法。BECCS的封存潛力約為5~110億噸CO2/年。性和持久性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。生物炭的封存潛力約為3~66億噸CO2/年，成本約為-10~345美元/噸CO2。通過人為手段提高巖石(如玄武巖或其他硅酸鹽材料)的風(fēng)化速碳。該方法目前還處于實(shí)驗(yàn)室研究和小規(guī)模示范階段，成本約為50~200美元/噸CO?,封存潛力約為20~40億噸CO2/年。人人人人√海洋堿化：強(qiáng)海洋吸收CO?的能力。該技術(shù)目前還處于理論研究階段，缺乏可約為10~1000億噸CO2/年。,成本約為40~260美元/噸CO?。潛力約為10~30億噸CO2/年，成本約為50~500美元/噸CO2。)濱海濕地(藍(lán)碳)管理：國內(nèi)外政策規(guī)劃>目前，已經(jīng)有目前，已經(jīng)有120多個(gè)國家設(shè)立了凈零排放目標(biāo)，在全球或國家層面的凈零排放戰(zhàn)略如果全球以超過每年剩余的二氧化碳或溫室氣體總排放量的水平部署CDR,可以實(shí)現(xiàn)并維持二氧化碳或溫室氣體凈零排放。艱難障礙的重要手段之一2021年，美國發(fā)布了《兩黨基礎(chǔ)設(shè)施法案》,為碳捕集的研究、示范和部署提供了2022年發(fā)布的《通脹削減法案》也為碳捕集提供了支持，直接空氣捕集項(xiàng)目有資格獲得每噸高達(dá)180美元的稅收抵免。2021年，美國能源部(DOE)發(fā)布了負(fù)碳攻關(guān)(“CarbonNegativeShot”)計(jì)劃，年內(nèi)將CDR的成本降低到100美元/噸CO?以下(包括捕獲和儲存環(huán)節(jié));二是對全生命周期排放量進(jìn)行有效核算，包括確保將碳移除技術(shù)在運(yùn)行和建造過程中產(chǎn)生的排放量計(jì)算在內(nèi)；三是將捕獲的CO?采用地質(zhì)封存或類似的安全儲存方法進(jìn)行封存，并測算監(jiān)測、報(bào)告和核查的成本；四是實(shí)現(xiàn)十億噸級的必要去除規(guī)模。該計(jì)劃調(diào)動了整個(gè)能源部的研發(fā)企業(yè)，包括工程、化學(xué)、地質(zhì)和生物等，支持的CDR方法包括造林/再造林、土壤碳封存、BECCS、DAC、強(qiáng)化礦化2021年，歐盟委員會通過了“可持續(xù)碳循環(huán)”計(jì)劃，該計(jì)劃同時(shí)支持基于土地的傳統(tǒng)CDR和新型CDR,造林/再造林等土地管理方法將在2030年實(shí)現(xiàn)3.1億噸二氧化碳的凈清除目標(biāo)，基于技術(shù)解決方案的新型CDR將在2030年實(shí)現(xiàn)每年500萬噸二氧化碳清除量并永久儲存。同英國、德國、日本、巴西等英國、德國、日本、巴西等國也都出臺了支持CDR發(fā)展的政策或資金支持。中國正在制定完善的碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，其中對◎加強(qiáng)空氣中直接捕集二氧化碳技術(shù)理論創(chuàng)新目前的清除能力非常有限，約每年200萬噸左右。等基礎(chǔ)設(shè)施，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每個(gè)中心每年捕獲100萬噸二氧化碳。作為該計(jì)劃的一部分，2023年目前，中國已有初創(chuàng)企業(yè)完成了全亞洲首套氣捕集示范工程裝置的開發(fā)，該裝置采用干濕法DAC技術(shù)，通過改變環(huán)境中的水汽分壓來實(shí)現(xiàn)CO?的吸附與脫附過程，可顯著降低DAC能耗水平，該示范裝置具備2.7噸/年的捕集能力。CDRCDR相關(guān)政策仍不完善雖然目前已經(jīng)有120多個(gè)國家設(shè)立了凈零排放目標(biāo)，并且凈零目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)實(shí)際上意味著需要某種形式的CDR,但目前僅有少數(shù)幾個(gè)國家提出了可行的CDR發(fā)展計(jì)劃，CDR具體方法的選擇、部署的規(guī)模和時(shí)間等都尚不清晰，CDR在凈零排放戰(zhàn)略中的定位尚不明確。中國在《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案》中強(qiáng)調(diào)要重視負(fù)碳技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，提出開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)固碳增匯技術(shù)，研發(fā)高效、低成本的空氣中二氧化碳直接捕集技術(shù)等，但是并沒有從碳移除的角度制定系統(tǒng)性的支持措施，缺乏對CDR技術(shù)、實(shí)踐和方法的整體支持。新型新型CDR技術(shù)缺乏經(jīng)濟(jì)性當(dāng)前大部分新型CDR方法仍處于技術(shù)發(fā)展初期，成本較高，還不具備經(jīng)濟(jì)性，缺乏可行的商業(yè)模式。以DAC為例，由于空氣中的二氧化碳濃度遠(yuǎn)低于工業(yè)點(diǎn)源的二氧化碳排放濃度，因此直接從空氣中捕集二氧化碳需要消耗大量的能源，導(dǎo)致其成本較高，由于目前還沒有大規(guī)模的DAC設(shè)施，其成本估計(jì)范圍較廣，約為100~1000美元4,主要取決于捕集方法、能源成本(熱力和電力)以及二氧化碳的終端用途(儲存和利用)。未來，需要通過科技創(chuàng)新開發(fā)出低成本的CDR技術(shù)，同時(shí)也需要政策的支持和激勵(lì)，提高CDR的經(jīng)濟(jì)性。封存的可靠性和永久性有待驗(yàn)證封存的可靠性和永久性有待驗(yàn)證當(dāng)前很多CDR方法的可靠性和能否做到永久的碳封存有待進(jìn)一步驗(yàn)證[5]。植樹造林雖然已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是缺乏有效的監(jiān)測和驗(yàn)證系統(tǒng)，由于不可預(yù)測的自然和人為干擾的風(fēng)險(xiǎn)越來越大，例如野火或森林砍伐等，造林等碳移除方法的持久性隨著時(shí)間的推移而下降；生物炭作為碳移除方法的可靠性也受到懷疑，因?yàn)樯锾繒S著時(shí)間的推移而腐爛，其封存的二氧化碳會再次釋放到大氣中；DAC和BECCS類似，如果將二氧化碳封存至地質(zhì)儲層中，則理論上可以做到永久的封存，但是目前也缺乏實(shí)地的監(jiān)測和核查，未來需進(jìn)一步驗(yàn)證。不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)>當(dāng)前很多CDR方法還處于初期階段，未進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和驗(yàn)證，存在不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)0]。例如，科學(xué)界在氣候系統(tǒng)對CDR的響應(yīng)及其潛在影響方面的認(rèn)識仍有局限，有人認(rèn)為大氣中CO?濃度的變化可能會影響陸地和海洋吸收大氣CO?的能力，隨著CO?凈排放量的降低，陸地和海洋對CO?的吸收能力也會降低；此外，植樹造林等基于土地的碳移除可能會產(chǎn)生土地競爭、可持續(xù)性、生物多樣性和持久性風(fēng)險(xiǎn)(包括森林火災(zāi)和其他干擾);對于BECCS,生物質(zhì)能源作物的種植需要大量的土地資源，可能與現(xiàn)有的農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)生競爭，影響糧食生產(chǎn)；此外，海洋堿化、海洋施肥等碳移除方法對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及公眾的接受度仍不確定，可能會對碳移除的應(yīng)用產(chǎn)生影響。機(jī)遇及建議對新型CDR的需求將達(dá)到56億噸CO2/年，我們技術(shù)的重視，制定激勵(lì)政策，推動技術(shù)研發(fā)2其次，應(yīng)加大政策體系中對CDR技術(shù)的重視，制定激勵(lì)政策，推動技術(shù)研發(fā)2隨著CCER(國家核證自愿減排量)的重啟，未來碳移除也可以開發(fā)出相關(guān)政府、企業(yè)等主體可以通過承諾購買的方式對碳移除進(jìn)行激勵(lì)。2022年，前沿計(jì)劃”(Frontier),他們上的同類型產(chǎn)品，未來可以采取激勵(lì)機(jī)制刺激對于森林、海洋等開放系統(tǒng)的監(jiān)測核查則較為艱巨，因此需要進(jìn)一步的政策和資金支持。近年來，美國和歐盟出臺的CDR相關(guān)政策中都提到了對于建立MRV體系的支持。2023年10月，美國力、封存的持久性以及與其他技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)、以及氣候系統(tǒng)對CDR的響應(yīng)尚不明確。未來應(yīng)氣候?qū)Σ煌珻DR方法的響應(yīng)。此外，現(xiàn)有的碳移除技術(shù)也需要通過技術(shù)創(chuàng)新來降低其對資源、[1]IPCC,2022:ClimateChange2022:MitigationofClimateChanonClimateChange[P.R.Shukla,D.McCollum,M.Pathak,S.Some,P.Vyas,R.FradeYork,NY,USA.doi:10.10