人工碳匯技術(shù)：“沸騰時代”的“降溫貼”

“人工碳匯減碳效果的數(shù)據(jù)是怎樣核算出來的？”

在近日召開的香山科學(xué)會議自由討論環(huán)節(jié)，參會專家提出了一個看似簡單但卻復(fù)雜的“小”問題。

這個“小”問題后來被反復(fù)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(lǐng)域，是否有用于量化減碳效果、評估減碳效益的“中國標(biāo)準(zhǔn)”；

面向“雙碳”目標(biāo)，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(fā)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(jīng)結(jié)束，全球‘沸騰’的時代已然到來。”2023年，聯(lián)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(fā)出了新的警告。

全球變暖引發(fā)了冰川融化、極端天氣頻發(fā)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(jù)2023年發(fā)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(xiàn)全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升幅控制在2攝氏度內(nèi)這一目標(biāo)，當(dāng)前全球二氧化碳排放預(yù)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(yù)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(guān)鍵科學(xué)問題研究：機遇與挑戰(zhàn)”為主題的科學(xué)會議上，與會專家表示，要充分發(fā)揮人工碳匯的協(xié)同作用，共同應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn)。

會議執(zhí)行主席、中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究員張力為介紹，當(dāng)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(xiàn)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(huán)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(wěn)定性較強等諸多優(yōu)勢。人工碳匯技術(shù)是碳管理技術(shù)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(zhì)能碳捕集與封存（BECCS）為代表的地質(zhì)封存類碳管理技術(shù)正在迅速發(fā)展。三類技術(shù)可協(xié)同實現(xiàn)二氧化碳規(guī)?；叵路獯?，全球二氧化碳理論封存容量潛力巨大。當(dāng)前，全球正加速部署地下封存類碳管理技術(shù)示范項目。

上天入地下海

多種人工碳匯技術(shù)應(yīng)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(shù)，上天、入地、下海，通過人工干預(yù)完成碳元素的流動、轉(zhuǎn)移、循環(huán)，并利用碳捕集技術(shù)將大氣中逐漸增多的二氧化碳轉(zhuǎn)移到地表、地下、海底進行固定，最終實現(xiàn)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(tài)人工碳匯、陸地地質(zhì)人工碳匯、工業(yè)人工碳匯、海洋人工碳匯四大途徑。其中，陸地生態(tài)人工碳匯是指采用植樹造林、草地恢復(fù)、施用人工腐殖質(zhì)等人工干預(yù)手段，使陸地生態(tài)系統(tǒng)加速從大氣中吸收二氧化碳的過程。會議執(zhí)行主席、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授楊帆呼吁，人們應(yīng)該關(guān)注土壤這一陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要碳庫，開發(fā)新型人工碳匯技術(shù)，進一步促進土壤固碳。

而陸地地質(zhì)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(shù)手段，將二氧化碳注入深部地質(zhì)儲層，使二氧化碳與大氣長期隔絕。

工業(yè)人工碳匯主要關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)過程中的碳減排技術(shù)，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(yǎng)護等技術(shù)，其核心是把二氧化碳當(dāng)作一種資源并加以利用。

海洋人工碳匯則涉及海岸帶生態(tài)增匯、漁業(yè)碳匯、海洋地質(zhì)碳封存等五類藍碳技術(shù)，碳匯潛力巨大。

會議中，來自環(huán)境學(xué)、地質(zhì)學(xué)、海洋科學(xué)、土木工程、化工等領(lǐng)域的專家分別圍繞四大途徑介紹了最新研究成果及相關(guān)科學(xué)問題。楊帆說，這幾種途徑各具特色、優(yōu)勢互補。發(fā)展和應(yīng)用多途徑人工碳匯技術(shù)可形成強大合力，有效降低大氣中二氧化碳的濃度。

應(yīng)對氣候變化，既要減排，也要固碳。CCUS、DACCS和BECCS等技術(shù)承擔(dān)著不同功能。中國科學(xué)院上海高等研究院研究員孫楠楠表示，一方面應(yīng)加快推廣已有一定成熟度的CCUS技術(shù)，使其實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，同時應(yīng)加強可再生能源驅(qū)動二氧化碳轉(zhuǎn)化利用、二氧化碳捕集轉(zhuǎn)化一體化等新興技術(shù)的研發(fā)驗證。另一方面，需要提早布局DACCS、BECCS等前沿技術(shù)攻關(guān)，探索實現(xiàn)碳中和不可或缺的負碳技術(shù)路徑。

進一步減碳降碳

技術(shù)政策市場需協(xié)同發(fā)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(nèi)容是初中化學(xué)課本里“二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)”實驗活動的部分步驟及相關(guān)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(lǐng)域科學(xué)家鉆研的重要問題。只不過，科學(xué)家面對的二氧化碳題目更為復(fù)雜，是帶有許多限制條件的高難度附加題，難尋標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)的化學(xué)品在使用過程中仍然產(chǎn)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(tài)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(xué)問題，因此也不可能全部由科學(xué)家解決。從某種層面上說，人工碳匯技術(shù)要想從實驗室走上生產(chǎn)線，還要邁過很多坎。

例如，孫楠楠表示，CCUS技術(shù)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(yīng)用還有極大的潛力待開發(fā)。

張力為則直言，在人工碳匯領(lǐng)域，需要技術(shù)、政策、市場不斷融合、協(xié)同發(fā)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(yīng)的方法論。而達成國際共識則是科學(xué)核算人工碳匯全生命周期固碳量的根本。

持續(xù)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(guān)部門、碳匯市場通過實踐共同給出。