人工碳汇技术：“沸腾时代”的“降温贴”

“人工碳汇减碳效果的数据是怎样核算出来的？”

在近日召开的香山科学会议自由讨论环节，参会专家提出了一个看似简单但却复杂的“小”问题。

这个“小”问题后来被反复提及，最终演变成贯穿会议始终的重要议题。

进一步说，这个问题可以衍生出许多更具体的问题——

在碳汇研究“遍地开花”的今天，谁来为人工碳汇的贡献“打分”“算账”；

在这一领域，是否有用于量化减碳效果、评估减碳效益的“中国标准”；

面向“双碳”目标，在并不遥远的2030年和2060年，减没减碳，谁说了算；

……

在回答之前，需要先弄清楚这些问题从何而来。

遏制全球变暖

消纳超量二氧化碳势在必行

“2024年或成为有史以来最热的一年”“热浪来袭，多地发布极端高温警报”……越来越多的气候变化新闻告诉我们：升温纪录每年都在被刷新。

“全球变暖的时代已经结束，全球‘沸腾’的时代已然到来。”2023年，联合国秘书长古特雷斯提出“沸腾时代”这一新名词，对全球气候变暖发出了新的警告。

全球变暖引发了冰川融化、极端天气频发等种种后果。而温室气体中的二氧化碳在其中扮演了十分重要的角色。

根据2023年发布的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）第三工作组报告，如果到本世纪末，要实现全球平均气温较工业化前水平升幅控制在2摄氏度内这一目标，当前全球二氧化碳排放预算仅剩约11500亿吨。而2010—2019年，全球二氧化碳排放量约占这一预算的三分之一。

如何为“沸腾时代”减碳、降温？在这场以“人工碳汇关键科学问题研究：机遇与挑战”为主题的科学会议上，与会专家表示，要充分发挥人工碳汇的协同作用，共同应对气候变化的挑战。

会议执行主席、中国科学院武汉岩土力学研究所研究员张力为介绍，当前，即使在最理想的低二氧化碳排放情境下，陆地和海洋天然碳汇只能吸收全部人为碳排放量的70%，而在最极端的高二氧化碳排放情境下，陆地和海洋天然碳汇只能吸收全部人为碳排放量的38%。因此陆地和海洋的天然碳汇难以抵消大气中迅速增长的二氧化碳，为了实现碳中和，让人工碳汇介入以消纳超量二氧化碳势在必行。

中国21世纪议程管理中心全球环境处处长张贤在专题报告中表示，相比自然碳汇，人工碳汇具有作用过程迅速、储存时间较长、安全稳定性较强等诸多优势。人工碳汇技术是碳管理技术体系的重要组成部分，其中，以二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS），直接空气碳捕获和封存（DACCS），生物质能碳捕集与封存（BECCS）为代表的地质封存类碳管理技术正在迅速发展。三类技术可协同实现二氧化碳规模化地下封存，全球二氧化碳理论封存容量潜力巨大。当前，全球正加速部署地下封存类碳管理技术示范项目。

上天入地下海

多种人工碳汇技术应形成合力

在给“沸腾时代”降温这件事上，科研人员使出浑身解数，上天、入地、下海，通过人工干预完成碳元素的流动、转移、循环，并利用碳捕集技术将大气中逐渐增多的二氧化碳转移到地表、地下、海底进行固定，最终实现二氧化碳的永久封存。

张力为介绍，人工碳汇主要包括陆地生态人工碳汇、陆地地质人工碳汇、工业人工碳汇、海洋人工碳汇四大途径。其中，陆地生态人工碳汇是指采用植树造林、草地恢复、施用人工腐殖质等人工干预手段，使陆地生态系统加速从大气中吸收二氧化碳的过程。会议执行主席、东北农业大学教授杨帆呼吁，人们应该关注土壤这一陆地生态系统中的重要碳库，开发新型人工碳汇技术，进一步促进土壤固碳。

而陆地地质人工碳汇则指通过深部咸水层封存、地下玄武岩矿化封存等工程技术手段，将二氧化碳注入深部地质储层，使二氧化碳与大气长期隔绝。

工业人工碳汇主要关注工业生产过程中的碳减排技术，如二氧化碳人工合成淀粉、二氧化碳人工合成甲醇、混凝土碳化养护等技术，其核心是把二氧化碳当作一种资源并加以利用。

海洋人工碳汇则涉及海岸带生态增汇、渔业碳汇、海洋地质碳封存等五类蓝碳技术，碳汇潜力巨大。

会议中，来自环境学、地质学、海洋科学、土木工程、化工等领域的专家分别围绕四大途径介绍了最新研究成果及相关科学问题。杨帆说，这几种途径各具特色、优势互补。发展和应用多途径人工碳汇技术可形成强大合力，有效降低大气中二氧化碳的浓度。

应对气候变化，既要减排，也要固碳。CCUS、DACCS和BECCS等技术承担着不同功能。中国科学院上海高等研究院研究员孙楠楠表示，一方面应加快推广已有一定成熟度的CCUS技术，使其实现大规模应用，同时应加强可再生能源驱动二氧化碳转化利用、二氧化碳捕集转化一体化等新兴技术的研发验证。另一方面，需要提早布局DACCS、BECCS等前沿技术攻关，探索实现碳中和不可或缺的负碳技术路径。

进一步减碳降碳

技术政策市场需协同发力

“按照图片所示连接装置……用玻璃片盖住已收集满二氧化碳的集气瓶，备用。”“请制定二氧化碳—空气混合气体的初步分离方案。”

以上内容是初中化学课本里“二氧化碳的实验室制取与性质”实验活动的部分步骤及相关试题。

二氧化碳的课题同样存在于科研院所的实验室，它是人工碳汇领域科学家钻研的重要问题。只不过，科学家面对的二氧化碳题目更为复杂，是带有许多限制条件的高难度附加题，难寻标准答案。例如“如何找到更高效、成本更低的碳捕集方法？”“利用二氧化碳生产的化学品在使用过程中仍然产生碳排放，这是否算完成减排？”“土壤既是碳源，又是碳汇，如何核算其固碳贡献？”“在海洋中进行碳封存，如何确保生态安全？”……

这些问题与“减没减碳，谁说了算”等问题一样，不完全是科学问题，因此也不可能全部由科学家解决。从某种层面上说，人工碳汇技术要想从实验室走上生产线，还要迈过很多坎。

例如，孙楠楠表示，CCUS技术仍然存在捕集成本过高、缺乏适宜处置方式等问题，其推广应用还有极大的潜力待开发。

张力为则直言，在人工碳汇领域，需要技术、政策、市场不断融合、协同发力。三者“交集”越大，科技的作用越显著，变不可能为可能的概率就越大。

张贤认为，核算人工碳汇贡献需要建立相应的方法论。而达成国际共识则是科学核算人工碳汇全生命周期固碳量的根本。

持续两天的讨论显然不能完全解决开篇提到的问题。这些问题的答案，还需要由科研人员、政府相关部门、碳汇市场通过实践共同给出。