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人工碳匯技術：“沸騰時代”的“降溫貼”

2024-06-12 17:22:28 來源：科技日報

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“人工碳匯減碳效果的數據是怎樣核算出來的？”

在近日召開的香山科學會議自由討論環節，參會專家提出了一個看似簡單但卻復雜的“小”問題。

這個“小”問題后來被反復提及，最終演變成貫穿會議始終的重要議題。

進一步說，這個問題可以衍生出許多更具體的問題——

在碳匯研究“遍地開花”的今天，誰來為人工碳匯的貢獻“打分”“算賬”；

在這一領域，是否有用于量化減碳效果、評估減碳效益的“中國標準”；

面向“雙碳”目標，在并不遙遠的2030年和2060年，減沒減碳，誰說了算；

……

在回答之前，需要先弄清楚這些問題從何而來。

遏制全球變暖

消納超量二氧化碳勢在必行

“2024年或成為有史以來最熱的一年”“熱浪來襲，多地發布極端高溫警報”……越來越多的氣候變化新聞告訴我們：升溫紀錄每年都在被刷新。

“全球變暖的時代已經結束，全球‘沸騰’的時代已然到來。”2023年，聯合國秘書長古特雷斯提出“沸騰時代”這一新名詞，對全球氣候變暖發出了新的警告。

全球變暖引發了冰川融化、極端天氣頻發等種種后果。而溫室氣體中的二氧化碳在其中扮演了十分重要的角色。

根據2023年發布的政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告（AR6）第三工作組報告，如果到本世紀末，要實現全球平均氣溫較工業化前水平升幅控制在2攝氏度內這一目標，當前全球二氧化碳排放預算僅剩約11500億噸。而2010—2019年，全球二氧化碳排放量約占這一預算的三分之一。

如何為“沸騰時代”減碳、降溫？在這場以“人工碳匯關鍵科學問題研究：機遇與挑戰”為主題的科學會議上，與會專家表示，要充分發揮人工碳匯的協同作用，共同應對氣候變化的挑戰。

會議執行主席、中國科學院武漢巖土力學研究所研究員張力為介紹，當前，即使在最理想的低二氧化碳排放情境下，陸地和海洋天然碳匯只能吸收全部人為碳排放量的70%，而在最極端的高二氧化碳排放情境下，陸地和海洋天然碳匯只能吸收全部人為碳排放量的38%。因此陸地和海洋的天然碳匯難以抵消大氣中迅速增長的二氧化碳，為了實現碳中和，讓人工碳匯介入以消納超量二氧化碳勢在必行。

中國21世紀議程管理中心全球環境處處長張賢在專題報告中表示，相比自然碳匯，人工碳匯具有作用過程迅速、儲存時間較長、安全穩定性較強等諸多優勢。人工碳匯技術是碳管理技術體系的重要組成部分，其中，以二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS），直接空氣碳捕獲和封存（DACCS），生物質能碳捕集與封存（BECCS）為代表的地質封存類碳管理技術正在迅速發展。三類技術可協同實現二氧化碳規模化地下封存，全球二氧化碳理論封存容量潛力巨大。當前，全球正加速部署地下封存類碳管理技術示范項目。

上天入地下海

多種人工碳匯技術應形成合力

在給“沸騰時代”降溫這件事上，科研人員使出渾身解數，上天、入地、下海，通過人工干預完成碳元素的流動、轉移、循環，并利用碳捕集技術將大氣中逐漸增多的二氧化碳轉移到地表、地下、海底進行固定，最終實現二氧化碳的永久封存。

張力為介紹，人工碳匯主要包括陸地生態人工碳匯、陸地地質人工碳匯、工業人工碳匯、海洋人工碳匯四大途徑。其中，陸地生態人工碳匯是指采用植樹造林、草地恢復、施用人工腐殖質等人工干預手段，使陸地生態系統加速從大氣中吸收二氧化碳的過程。會議執行主席、東北農業大學教授楊帆呼吁，人們應該關注土壤這一陸地生態系統中的重要碳庫，開發新型人工碳匯技術，進一步促進土壤固碳。

而陸地地質人工碳匯則指通過深部咸水層封存、地下玄武巖礦化封存等工程技術手段，將二氧化碳注入深部地質儲層，使二氧化碳與大氣長期隔絕。

工業人工碳匯主要關注工業生產過程中的碳減排技術，如二氧化碳人工合成淀粉、二氧化碳人工合成甲醇、混凝土碳化養護等技術，其核心是把二氧化碳當作一種資源并加以利用。

海洋人工碳匯則涉及海岸帶生態增匯、漁業碳匯、海洋地質碳封存等五類藍碳技術，碳匯潛力巨大。

會議中，來自環境學、地質學、海洋科學、土木工程、化工等領域的專家分別圍繞四大途徑介紹了最新研究成果及相關科學問題。楊帆說，這幾種途徑各具特色、優勢互補。發展和應用多途徑人工碳匯技術可形成強大合力，有效降低大氣中二氧化碳的濃度。

應對氣候變化，既要減排，也要固碳。CCUS、DACCS和BECCS等技術承擔著不同功能。中國科學院上海高等研究院研究員孫楠楠表示，一方面應加快推廣已有一定成熟度的CCUS技術，使其實現大規模應用，同時應加強可再生能源驅動二氧化碳轉化利用、二氧化碳捕集轉化一體化等新興技術的研發驗證。另一方面，需要提早布局DACCS、BECCS等前沿技術攻關，探索實現碳中和不可或缺的負碳技術路徑。

進一步減碳降碳

技術政策市場需協同發力

“按照圖片所示連接裝置……用玻璃片蓋住已收集滿二氧化碳的集氣瓶，備用。”“請制定二氧化碳—空氣混合氣體的初步分離方案。”

以上內容是初中化學課本里“二氧化碳的實驗室制取與性質”實驗活動的部分步驟及相關試題。

二氧化碳的課題同樣存在于科研院所的實驗室，它是人工碳匯領域科學家鉆研的重要問題。只不過，科學家面對的二氧化碳題目更為復雜，是帶有許多限制條件的高難度附加題，難尋標準答案。例如“如何找到更高效、成本更低的碳捕集方法？”“利用二氧化碳生產的化學品在使用過程中仍然產生碳排放，這是否算完成減排？”“土壤既是碳源，又是碳匯，如何核算其固碳貢獻？”“在海洋中進行碳封存，如何確保生態安全？”……

這些問題與“減沒減碳，誰說了算”等問題一樣，不完全是科學問題，因此也不可能全部由科學家解決。從某種層面上說，人工碳匯技術要想從實驗室走上生產線，還要邁過很多坎。

例如，孫楠楠表示，CCUS技術仍然存在捕集成本過高、缺乏適宜處置方式等問題，其推廣應用還有極大的潛力待開發。

張力為則直言，在人工碳匯領域，需要技術、政策、市場不斷融合、協同發力。三者“交集”越大，科技的作用越顯著，變不可能為可能的概率就越大。

張賢認為，核算人工碳匯貢獻需要建立相應的方法論。而達成國際共識則是科學核算人工碳匯全生命周期固碳量的根本。

持續兩天的討論顯然不能完全解決開篇提到的問題。這些問題的答案，還需要由科研人員、政府相關部門、碳匯市場通過實踐共同給出。