CO2，你被全球“通缉”了！

2020年，可以说是大自然的多事之年。

澳大利亚爆发的山火从2019年末烧到了2020年初；美国加州爆发的山火烧毁了四百多万英亩的土地；我国也爆发了自1998年以来最大的洪灾。

其实，这些看似偶然的自然灾害都与气候变化有一定的关系。

有证据表明，生态系统和地球气候系统可能已经达到甚至突破了重要的临界点，可能导致不可逆转的变化。

如果不干预碳排放，全球平均气温和海平面会继续上升，极端自然灾害会继续增加，人类社会和生态系统也会经历更加难以承受的影响。

全球六大温室气体排放国（地区）

在2020年9月召开的第七十五届联合国大会上，习近平主席提出：争取在2030年前，二氧化碳排放达到峰值；在2060年前，实现碳中和。

不仅是我国，当前世界上很多国家和地区都已经以法律或政策的形式提出了碳中和目标。比如：英国、法国、丹麦等国已经将2050年之前实现碳中和写入本国气候法，用具有强制约束力的法律保障这一目标的实现；而更多的国家，包括美国、日本、南非等，已经将2050年之前实现碳中和写入本国气候政策 件。

那要怎么实现碳中和目标呢？首先，我们来了解一下什么是“碳中和”。

碳中和

“碳中和”是二氧化碳净排放值为零的一个状态。“净零排放”并不是指，不能有二氧化碳排放到大气中，而是说要将排放到大气中的二氧化碳通过天然方法或技术手段移除掉，实现二氧化碳“排放量=移除量”。

最有意义的手段是从根源上实现零碳排放，也就是我们常说的使用可再生能源。但就目前来说，我们要实现百分之百使用可再生能源还有很长一段路要走。那么，在继续使用化石能源的这一段时间里，如何将化石能源排放到大气中的二氧化碳移除掉，对实现碳中和目标来说至关重要。

图源：百度百科

移除大气中二氧化碳的首要方法是依靠树木光合作用吸收二氧化碳。然而，考虑到土地面积有限、气候环境限制、土地用途冲突等问题，依靠无限扩大林业面积提升吸收二氧化碳的能力是不现实的方法。那么除了种树，还有其他靠谱的方法吗？

图源：中国林业和草原局

其实，把空气中二氧化碳移走的方法无外乎两大类：要么把二氧化碳“捕获和封存”起来，使其与大气隔绝；要么增加碳汇，把二氧化碳“吸收”掉。

捕集手段

1）碳捕获与封存

目前，最热门、发展最成熟的手段被称为“碳捕获与封存（CCS）”——将工业或能源企业的碳排放终端与捕集装置连接起来，捕获二氧化碳；最后，将二氧化碳直接运输至海洋或陆地的地下结构（如：采空后的油田气田），进行永久封存。捕获的二氧化碳，除了单纯地被封存起来之外，还可以被“废物利用”，比如充入油田气田以增加油气产量。因此，“碳捕获与封存（CCS）”又被称为“碳捕获、利用与封存（CCUS）”。

图源：腾讯研究所

2）生物质能的碳捕获与封存

如果说CCS实现了高排放企业的“净零排放”（即排多少捕多少），那么其2.0升级版——生物质能的碳捕获与封存（BECCS）则真正实现了“负排放”。因为生物质能本身就是可再生能源，其产生的碳排放等同于生物质生长过程中，光合作用吸收的二氧化碳。也就是说，BECCS捕获的二氧化碳都是“纯额外收获”。

从左至右依次是：传统碳排放，CCS，碳汇抵消排放、BECCS

图源：Treehugger

3）空气直捕

空气直捕二氧化碳可以说是3.0升级版，说它是用“天罗地 ”将二氧化碳“抓捕归案”也不为过。空气直捕的方案之一是制造一棵巨大的“人造树”，由胺基溶液吸附二氧化碳，然后采用与CCS类似的方法，将捕获的二氧化碳运输并封存在地质构造内。

空气直捕二氧化碳装置图

图源：climate works

目前，空气直捕二氧化碳还停留在科学试验阶段，其大规模发展的主要障碍是超高的成本和较低的效率。与从工厂排放终端直接获得高浓度二氧化碳相比，从大气中直接捕捉二氧化碳需要消耗非常多的能源来过滤空气中的其他成分。

吸收手段

总的来说，吸收手段就是通过人为方法增加树木、土壤、海洋碳汇。“人为”的意思是通过化学或生物方法来提升单位面积的吸碳效率，而不是通过拓展土地面积来增加碳汇。

1）海洋施肥

简单来说，海洋施肥（ocean fertilization）就是向海洋“透光层”（通常海平面下数十米，至多两百米）抛洒细铁粉或者鳞粉，增强浮游植物的光合作用能力，从而吸收更多的二氧化碳。

这一方法源于1988年海洋学家John Martin在观察中发现，海水中铁元素的缺乏会阻碍浮游植物叶绿素的产量，而叶绿素正是光合作用的根本。海洋施肥最初被用来繁殖浮游植物，为鱼类提供养料，增加渔业产量。近一二十年，它才走入了气候学家的视野。

2012年试图进行海洋施肥实验的德国科考船Polarstern

（被国际社会阻止，实验没有进行）

图源：德国阿尔佛莱德·魏格纳研究所

海洋施肥需要往大海里撒东西……听着就感觉可能有副作用，是不是？其实，大家的感觉是对的。

海洋施肥使得浮游生物大量繁殖，可能会造成海洋食物链紊乱；还可能会产生比二氧化碳温室效应更严重的甲烷，由洋流循环释放到大气中，而且海洋施肥吸收二氧化碳的效率如何还存在争议。

2）增强风化

岩石风化是一个天然的过程。在风化的过程中，岩石会与空气中的水和二氧化碳发生反应，因而有吸收二氧化碳的效果。增强风化，是希望能够加快风化的速度，从而更高效地吸收二氧化碳。

目前，比较热门的方法是在潮湿的土壤或海洋中撒“橄榄石”或石灰石细粉，使其与空气中的二氧化碳产生化学反应。

图片为橄榄石粉

目前看来，不论是海洋还是陆地增强风化，都是很有发展潜力的。因为这种方法不仅能吸碳固碳，而且抛撒的碱性矿物粉末还能起到减缓海洋酸化和土壤酸化的作用，可谓是“一举两得”。

向海面和海岸抛撒橄榄石细粉化学反应示意图

以上这些手段，除了存在效果和负面影响上的争议之外，笔者认为还存在另外两个问题。

一个是道德危害（moral hazard），即这些技术是否会被高耗能企业或化石能源企业所青睐，用于抵制世界范围内全面转型可再生能源的发展趋势？举个例子：当人们买了足够的财产理赔保险以后，就可能会对财产的保管没有那么认真了，因为想着“反正东西丢了，保险赔”。同样的道理，如果这些碳捕捉和吸收的新技术发展完善，会不会也让有些国家不再重视节能减排？

另一个是除了期待技术进步逐渐降低技术成本之外，怎样将这些减排量转化为经济价值，转化为可被碳交易市场认可的核定减排量？只有减排量能通过准确计算，被市场认可，才能被碳排放企业和个人“买单”，才会有长久存在和持续发展的可能。

-END-

章为上海科技馆所有

未经允许，禁止转载