前沿产业发展现状、挑战及机遇-碳移除篇

前沿产业发展现状、挑战及机遇 >CDR技术路线 >国内外政策规划 >CDR技术部署与示范 11 11封存的可靠性和永久性有待验证 12>不确定性和潜在风险 机遇及建议/ 建立MRV体系 14 ·碳移除(CDR)是指直接从大气中去除二氧化碳并将其持久地储存在地下、陆地、海洋或产品中的一系列技术、实践和方法。国际社会已经将CDR视为实现净零排放路径中的一种不可避免的方式。·CDR主要分为基于土地的传统CDR和新型CDR两大类。传统CDR主要是指在陆地中捕获并储存CO₂的方法，包括造林/再造林、土壤固碳、改善森林管理等。新型CDR主要是指通过技术手段直接从大气中捕获CO₂的一些方法，包括直接空气捕集(DAC)、生物能源碳捕集和封存(BECCS)、生物炭、强化岩石风化、海洋碱化、海洋施肥、蓝碳管理等。·目前已经有120多个国家设立了净零排放目标，但是仅有少数国家出台了明确的、可行的CDR发展计划，包括美国、欧盟、英国、日本、巴西等，中国的碳中和政策体系中对负碳技术也提出了明确的支持。·当前，世界范围内现有的CDR几乎全部来自于传统的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个DAC项目在运行中，位于欧洲、美国和加拿大。·CDR相关政策体系仍不完善，具体方法的选择、部署的规模和时间等都尚不清晰，CDR在净零排放战略中的定位尚不明确，缺乏对CDR技术、实践和方法的支持。·当前大部分新型CDR方法仍处于技术发展初期，成本较高，经济性较差，难以商业化。·当前很多CDR方法的可靠性和永久性缺乏监测和核查，有待进一步验证。·当前很多CDR方法还处于初期阶段，未进行大规模的应用和验证，存在不确定性和潜在风险。例如，CDR对气候和生态系统的潜在影响等。·未来应加大对碳移除的重视，完善CDR政策体系，明确CDR在碳中和实现路径中的定位，·当前许多CDR方法还缺乏对于可靠性和永久性的验证，使得CDR方法响了市场对于碳移除产品的信任。未来，应当建立完善的MRV(监测、报告与核查)体系，减排措施几乎不可能完全消除所有的温室气体排放，还需要采取措施从大气中碳，以实现净零排放。此外，目前累积排放的温室气体已经对全球气候造们实现了深度的去碳化，这些影响仍将存在，并且可能在未来几十年变得更根据联合国政府间气候变化专门委员会根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的定义碳移除(CarbonDioxideRemoval,以下简称不同于化石能源和工业领域的碳捕获、利用与封存(CCUS)技术，它可以解决最难去碳化部门(如农业、航空和航运部门)的排放问题，并从大气中清除遗留的二氧化碳(CO₂)IPCC第六次评估报告(AR6)第三工作组报告[1]指出，如果要实现二氧化碳或温室气净零排放，部署CDR平衡难以消减的剩余排放量是不可避免的。所有可能将升温限制在2℃或更低水平的说明性减缓路径(IMPs)都使用了某种形式的CDR。联合国环境规划署在《2023(2)森林管理改善现有森林、土壤的管理实践，如森林经力约为(2)森林管理改善现有森林、土壤的管理实践，如森林经力约为1~21亿吨CO2/年。(3)森林管理CO₂/年，成本约为-45~100美元/吨CO₂,主直接从大气中捕获CO2的一些方法，如生物能源碳捕集和封存(BECCS)、直接空气捕集(DAC)、海洋碱化等，这些方法大都还处于原型或示范阶段，目前有一些小范围的部署，每年清除量仅有200万吨[2]。(1)造林/再造林(1)造林/再造林通过在从未有森林或曾经有森林的土地上种植树木以建造森林，从大气中去除二氧化碳。树木在生长过程中利用光合作用吸收二氧化碳，并长期储存。该方法已经十分成熟并得到了广泛的应用，但是其规模仍不确定，并且缺乏有效的监测和验证措施，其封存潜力约为5~100亿吨CO₂/年，成本约为0~240美元/吨CO₂。直接空气捕集(DAC):通过化学工程方法，从空气中直接捕集CO₂,并将其长期封存或利用。DAC的优势在于土地和水资源消耗少、封存的持久及清除量易于量化，但是需要消耗大量的能源，成本较高，约为100~300美元/吨CO₂,主要取决于能源消耗类型、利用和储存方法等各种因素，DAC的封存潜力约为50~400亿吨CO21年。将生物质转化为生物能源过程中产生的CO₂进行捕集，并长期质能的类型、捕获技术和储存方法。BECCS的封存潜力约为5~110亿吨CO2/年。性和持久性有待进一步验证。生物炭的封存潜力约为3~66亿吨CO2/年，成本约为-10~345美元/吨CO2。通过人为手段提高岩石(如玄武岩或其他硅酸盐材料)的风化速碳。该方法目前还处于实验室研究和小规模示范阶段，成本约为50~200美元/吨CO₂,封存潜力约为20~40亿吨CO2/年。人人人人√海洋碱化：强海洋吸收CO₂的能力。该技术目前还处于理论研究阶段，缺乏可约为10~1000亿吨CO2/年。,成本约为40~260美元/吨CO₂。潜力约为10~30亿吨CO2/年，成本约为50~500美元/吨CO2。)滨海湿地(蓝碳)管理：国内外政策规划>目前，已经有目前，已经有120多个国家设立了净零排放目标，在全球或国家层面的净零排放战略如果全球以超过每年剩余的二氧化碳或温室气体总排放量的水平部署CDR,可以实现并维持二氧化碳或温室气体净零排放。艰难障碍的重要手段之一2021年，美国发布了《两党基础设施法案》,为碳捕集的研究、示范和部署提供了2022年发布的《通胀削减法案》也为碳捕集提供了支持，直接空气捕集项目有资格获得每吨高达180美元的税收抵免。2021年，美国能源部(DOE)发布了负碳攻关(“CarbonNegativeShot”)计划，年内将CDR的成本降低到100美元/吨CO₂以下(包括捕获和储存环节);二是对全生命周期排放量进行有效核算，包括确保将碳移除技术在运行和建造过程中产生的排放量计算在内；三是将捕获的CO₂采用地质封存或类似的安全储存方法进行封存，并测算监测、报告和核查的成本；四是实现十亿吨级的必要去除规模。该计划调动了整个能源部的研发企业，包括工程、化学、地质和生物等，支持的CDR方法包括造林/再造林、土壤碳封存、BECCS、DAC、强化矿化2021年，欧盟委员会通过了“可持续碳循环”计划，该计划同时支持基于土地的传统CDR和新型CDR,造林/再造林等土地管理方法将在2030年实现3.1亿吨二氧化碳的净清除目标，基于技术解决方案的新型CDR将在2030年实现每年500万吨二氧化碳清除量并永久储存。同英国、德国、日本、巴西等英国、德国、日本、巴西等国也都出台了支持CDR发展的政策或资金支持。中国正在制定完善的碳达峰碳中和“1+N”政策体系，其中对◎加强空气中直接捕集二氧化碳技术理论创新目前的清除能力非常有限，约每年200万吨左右。等基础设施，目标是实现每个中心每年捕获100万吨二氧化碳。作为该计划的一部分，2023年目前，中国已有初创企业完成了全亚洲首套气捕集示范工程装置的开发，该装置采用干湿法DAC技术，通过改变环境中的水汽分压来实现CO₂的吸附与脱附过程，可显著降低DAC能耗水平，该示范装置具备2.7吨/年的捕集能力。CDRCDR相关政策仍不完善虽然目前已经有120多个国家设立了净零排放目标，并且净零目标的实现实际上意味着需要某种形式的CDR,但目前仅有少数几个国家提出了可行的CDR发展计划，CDR具体方法的选择、部署的规模和时间等都尚不清晰，CDR在净零排放战略中的定位尚不明确。中国在《科技支撑碳达峰碳中和实施方案》中强调要重视负碳技术研发和应用，提出开发生态系统固碳增汇技术，研发高效、低成本的空气中二氧化碳直接捕集技术等，但是并没有从碳移除的角度制定系统性的支持措施，缺乏对CDR技术、实践和方法的整体支持。新型新型CDR技术缺乏经济性当前大部分新型CDR方法仍处于技术发展初期，成本较高，还不具备经济性，缺乏可行的商业模式。以DAC为例，由于空气中的二氧化碳浓度远低于工业点源的二氧化碳排放浓度，因此直接从空气中捕集二氧化碳需要消耗大量的能源，导致其成本较高，由于目前还没有大规模的DAC设施，其成本估计范围较广，约为100~1000美元4,主要取决于捕集方法、能源成本(热力和电力)以及二氧化碳的终端用途(储存和利用)。未来，需要通过科技创新开发出低成本的CDR技术，同时也需要政策的支持和激励，提高CDR的经济性。封存的可靠性和永久性有待验证封存的可靠性和永久性有待验证当前很多CDR方法的可靠性和能否做到永久的碳封存有待进一步验证[5]。植树造林虽然已经得到了广泛的应用，但是缺乏有效的监测和验证系统，由于不可预测的自然和人为干扰的风险越来越大，例如野火或森林砍伐等，造林等碳移除方法的持久性随着时间的推移而下降；生物炭作为碳移除方法的可靠性也受到怀疑，因为生物炭会随着时间的推移而腐烂，其封存的二氧化碳会再次释放到大气中；DAC和BECCS类似，如果将二氧化碳封存至地质储层中，则理论上可以做到永久的封存，但是目前也缺乏实地的监测和核查，未来需进一步验证。不确定性和潜在风险不确定性和潜在风险>当前很多CDR方法还处于初期阶段，未进行大规模的应用和验证，存在不确定性和潜在风险0]。例如，科学界在气候系统对CDR的响应及其潜在影响方面的认识仍有局限，有人认为大气中CO₂浓度的变化可能会影响陆地和海洋吸收大气CO₂的能力，随着CO₂净排放量的降低，陆地和海洋对CO₂的吸收能力也会降低；此外，植树造林等基于土地的碳移除可能会产生土地竞争、可持续性、生物多样性和持久性风险(包括森林火灾和其他干扰);对于BECCS,生物质能源作物的种植需要大量的土地资源，可能与现有的农牧业产生竞争，影响粮食生产；此外，海洋碱化、海洋施肥等碳移除方法对海洋生态系统的影响，以及公众的接受度仍不确定，可能会对碳移除的应用产生影响。机遇及建议对新型CDR的需求将达到56亿吨CO2/年，我们技术的重视，制定激励政策，推动技术研发2其次，应加大政策体系中对CDR技术的重视，制定激励政策，推动技术研发2随着CCER(国家核证自愿减排量)的重启，未来碳移除也可以开发出相关政府、企业等主体可以通过承诺购买的方式对碳移除进行激励。2022年，前沿计划”(Frontier),他们上的同类型产品，未来可以采取激励机制刺激对于森林、海洋等开放系统的监测核查则较为艰巨，因此需要进一步的政策和资金支持。近年来，美国和欧盟出台的CDR相关政策中都提到了对于建立MRV体系的支持。2023年10月，美国力、封存的持久性以及与其他技术的协同效应、以及气候系统对CDR的响应尚不明确。未来应气候对不同CDR方法的响应。此外，现有的碳移除技术也需要通过技术创新来降低其对资源、[1]IPCC,2022:ClimateChange2022:MitigationofClimateChanonClimateChange[P.R.Shukla,D.McCollum,M.Pathak,S.Some,P.Vyas,R.FradeYork,NY,USA.doi:10.10