人工碳匯技術(shù)：“沸騰時(shí)代”的“降溫貼”

“人工碳匯減碳效果的數據是怎樣核算出來(lái)的?”

在近日召開(kāi)的香山科學(xué)會(huì )議自由討論環(huán)節，參會(huì )專(zhuān)家提出了一個(gè)看似簡(jiǎn)單但卻復雜的“小”問(wèn)題。

這個(gè)“小”問(wèn)題后來(lái)被反復提及，最終演變成貫穿會(huì )議始終的重要議題。

進(jìn)一步說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題可以衍生出許多更具體的問(wèn)題——

在碳匯研究“遍地開(kāi)花”的今天，誰(shuí)來(lái)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“中國標準”;

面向“雙碳”目標，在并不遙遠的2030年和2060年，減沒(méi)減碳，誰(shuí)說(shuō)了算;

……

在回答之前，需要先弄清楚這些問(wèn)題從何而來(lái)。

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(lái)最熱的一年”“熱浪來(lái)襲，多地發(fā)布極端高溫警報”……越來(lái)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(shí)代已經(jīng)結束，全球‘沸騰’的時(shí)代已然到來(lái)。”2023年，聯(lián)合國秘書(shū)長(cháng)古特雷斯提出“沸騰時(shí)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2023年發(fā)布的政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(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(shí)現全球平均氣溫較工業(yè)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(shí)代”減碳、降溫?在這場(chǎng)以“人工碳匯關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題研究：機遇與挑戰”為主題的科學(xué)會(huì )議上，與會(huì )專(zhuān)家表示，要充分發(fā)揮人工碳匯的協(xié)同作用，共同應對氣候變化的挑戰。

會(huì )議執行主席、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(cháng)的二氧化碳，為了實(shí)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(huán)境處處長(cháng)張賢在專(zhuān)題報告中表示，相比自然碳匯，人工碳匯具有作用過(guò)程迅速、儲存時(shí)間較長(cháng)、安全穩定性較強等諸多優(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(lèi)碳管理技術(shù)正在迅速發(fā)展。三類(lèi)技術(shù)可協(xié)同實(shí)現二氧化碳規?；叵路獯?，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(lèi)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)應形成合力

在給“沸騰時(shí)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(guò)人工干預完成碳元素的流動(dòng)、轉移、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移到地表、地下、海底進(jìn)行固定，最終實(shí)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(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(shù)造林、草地恢復、施用人工腐殖質(zhì)等人工干預手段，使陸地生態(tài)系統加速從大氣中吸收二氧化碳的過(guò)程。會(huì )議執行主席、東北農業(yè)大學(xué)教授楊帆呼吁，人們應該關(guān)注土壤這一陸地生態(tài)系統中的重要碳庫，開(kāi)發(fā)新型人工碳匯技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)土壤固碳。

而陸地地質(zhì)人工碳匯則指通過(guò)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(cháng)期隔絕。

工業(yè)人工碳匯主要關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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、混凝土碳化養護等技術(shù)，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(tài)增匯、漁業(yè)碳匯、海洋地質(zhì)碳封存等五類(lèi)藍碳技術(shù)，碳匯潛力巨大。

會(huì )議中，來(lái)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(zhuān)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(wèn)題。楊帆說(shuō)，這幾種途徑各具特色、優(yōu)勢互補。發(fā)展和應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。

應對氣候變化，既要減排，也要固碳。CCUS、DACCS和BECCS等技術(shù)承擔著(zhù)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，一方面應加快推廣已有一定成熟度的CCUS技術(shù)，使其實(shí)現大規模應用，同時(shí)應加強可再生能源驅動(dòng)二氧化碳轉化利用、二氧化碳捕集轉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(shí)現碳中和不可或缺的負碳技術(shù)路徑。

進(jìn)一步減碳降碳

技術(shù)政策市場(chǎng)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(mǎn)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(xué)課本里“二氧化碳的實(shí)驗室制取與性質(zhì)”實(shí)驗活動(dòng)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(shí)驗室，它是人工碳匯領(lǐng)域科學(xué)家鉆研的重要問(wèn)題。只不過(guò)，科學(xué)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(chǎn)的化學(xué)品在使用過(guò)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(jìn)行碳封存，如何確保生態(tài)安全?”……

這些問(wèn)題與“減沒(méi)減碳，誰(shuí)說(shuō)了算”等問(wèn)題一樣，不完全是科學(xué)問(wèn)題，因此也不可能全部由科學(xué)家解決。從某種層面上說(shuō)，人工碳匯技術(shù)要想從實(shí)驗室走上生產(chǎn)線(xiàn)，還要邁過(guò)很多坎。

例如，孫楠楠表示，CCUS技術(shù)仍然存在捕集成本過(guò)高、缺乏適宜處置方式等問(wèn)題，其推廣應用還有極大的潛力待開(kāi)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(chǎng)不斷融合、協(xié)同發(fā)力。三者“交集”越大，科技的作用越顯著(zhù)，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(xué)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(kāi)篇提到的問(wèn)題。這些問(wèn)題的答案，還需要由科研人員、政府相關(guān)部門(mén)、碳匯市場(chǎng)通過(guò)實(shí)踐共同給出。