美国加大二氧化碳去除力度的政策（英）

二氧化碳去除 (CDR) 涉及化学或生物过程的应用 ， 通过这些过程 ， 二氧化碳 (CO2） 可以从大气中移出并储存在不同的水库中。这些水库包括土壤 ， 海洋 ， 地下 （ 地质 ） 储存地点 ， 长寿的木制品和像森林一样的活生物质。在 1992 年《联合国气候变化框架公约》主持下的 2015 年《巴黎协定》确立了限制全球平均气温上升的目标将温室气体 （ GHG ） 控制在 2.0 ° C 以下，并尽可能接近 1.5 ° C，以限制气候变化的危险影响。要实现这一目标，就需要国际社会共同努力，到本世纪中叶将温室气体减少到零。许多分析师得出结论，即使采取了限制温室气体排放的积极措施 （ 尚未实现 ），如果不大幅增加 CDR，实现巴黎温度限制是不可行的。减少大气 CO 的存量2 如果像目前所担心的那样 ， 排放 “超过 ” 实现温度限制的轨迹。Smith et al. (2023) describe the lack of national goals for CDR around the world, and the lack of adequate policies在 CDR 功能方面取得了快速而显著的进步 ， 随后大规模安装 CDR 。在接下来的内容中 ， 我们总结了我们认为美国 CDR 政策需要创新来实现这些目标 2政策建议有一些基本原则。需要公共部门对 CDR 研究、开发和示范的支持。然而 ， 随着技术的成熟 ， 公共部门的支持应该缩减 ， 转而支持依赖私营部门激励措施的政策 ， 为所需的 CDR 能力的主要积累提供资金。政策应该基于技术性能和成本CO2removal across a portfolio of approaches. However, negative side effects also must be identified and addressed in a timely way. Finally, CDR policy should be旨在利用与温室气体缓解措施协调的好处。1.二氧化碳去除技术和成本ARI（ 植树造林 ， 重新造林和改善森林管理 ） 包括为扩大森林碳汇而采取的行动 ， 包括储存在土壤中的碳。它还包括储存在长寿命木材基产品中的碳。 3 ARI 成本估算范围从 $10 - $100 /1Smith 等人 （ 2023 ） ； 负排放联盟 （ 2021 ） ； 环境保护基金 （ 2021 ） ； 制定二氧化碳去除和可靠封存研究议程委员会等。 （ 2019 ） ； IPCC （ 2018 ） 。这些来源还提供了温度目标的背景 ； 此外 ， 请参阅 IPCC （ 2018 ） 。2这些发现基于最近的 RFF 报告 （ Boyd 等人 ， 2024 ） 中的研究。3额外的碳也可以储存在农业土壤中 ， 但可行的储存量及其持久性仍不清楚 （ Toman 等人 ， 2022 ） 。美国扩大二氧化碳去除的政策问题摘要 24 - 01 由迈克尔 · 托曼,詹姆斯 · 博伊德,Alan Krupnick, andEmily Joiner- 2024 年 4 月 未来的资源 - 美国扩大二氧化碳去除的政策2tCO2stored.4 在此范围内 ， 没有中央成本DAC(直接空气捕获) 使用化学过程来估计 ： 由于森林特征和森林隔离策略的差异，基于森林的 CDR 成本差异很大 （ 例如Procedre， 造林与改变了收获做法) 。土地利用转化为森林的机会成本 (如Procedre， 它在替代用途中的价值，如农业或牧场) 和森林管理的变化 (如Procedre， 延迟收获的商业机会成本) 也有很大差异。BEC（ 具有碳捕获的生物能源 ） 是通过燃烧或发酵和精炼为燃料来生产和使用植物生物质作为供应能源的原料。 BECCS （ 具有碳捕获和储存的生物能源 ） 增加了运输 （ 通过管道或其他方式 ） 和二氧化碳的长期地下储存。碳捕获和储存 （ CCS ） 用于去除CO2来自使用各种化学反应的烟气。 Fuss 等人 (2018) 估计 BEC 通过燃烧成本$80 - $200 / tCO2， 未指定原料。 Sanchez 等人 （ 2018 年 ） 估计 ， 用生物乙醇发酵捕获的成本为 30 美元 / tCO2尽管也存在与从生物质原料生产生物乙醇相关的成本。BiCRS（ 生物质碳去除和储存 ） 涉及植物捕获大气碳 ， 然后将植物生物质放在抑制分解的位置 ， 例如地下深处或海洋深处。另一种 BiCRS 方法是海洋铁施肥促进浮游植物 CO2 摄取 ； 当浮游植物死亡并落入海底时 ， 储存就会发生。 BiCRS 成本并不那么有据可查。成本从生物质来源运输到储存地点去除 CO2 直接从空气。 DACCS （ 直接空气捕获与碳储存 ） 增加运输 （ 通过管道或其他方式 ） ， 如果需要和长期CO 的地下储存2。因为 DAC 设施旨在去除 CO2在浓度发现在空中 ， 它们不必位于源附近的 CO2 emissions but could be located near stories. DAC costs for the two most common removal strategies are $90 - $220 / tCO2 用于使用固体材料吸收 CO 的化学过程2从空中和$150 - $600 / tCO2用于使用液体的化学过程溶解 CO2空中 （ Hong 2022 ； McQueen 等人 2021 ； Ozkan 等人 2022 ； Sinha 和 Realff 2019 ） 。两种方法之间的成本差异是由后一种方法的更高的热能需求驱动的 ， 不包括运输和储存成本。还有其他方法 ， 例如粉碎某些类型的岩石以增强 CO2 通过自然风化或增加海洋碱度的吸收。然而, 这些方法都处于发展的早期阶段。评估任何 CDR 技术的一个关键考虑因素是衡量其生命周期减排量 — — 它创造的减排量减去在使用该技术过程中创造的温室气体排放。对于 ARI，BECCS 和 BiCRS，这需要考虑与生长生物质相关的排放，对于 BECCS 和 BiCRS，与收集和运输生物质相关的排放。对于 BECCS 和 DACCS，生命周期减排分析需要考虑与大量电力相关的排放。美国是 $20 - $40 / tCO2(Stolaroff et al. 2021). A用于操作设施 5最近的研究估计了 “木库 ” 储存的成本 ， 在那里防止了木质生物质的分解通过厌氧密封选项 ， 价格为 $10 - $50 / tCO2（ 曾和豪斯曼 2022 ） 。4有关成本分析 ， 请参见 Mendelsohn 等人 （ 2012 年 ） ； Nielsen 等人 （ 2014 年 ） ； Busch 和 Engelmann （ 2017 年 ） ； Griscom 等人 （ 2017 年 ） ； 和 Austin 等人 （ 2020 年 ） 。森林隔离成本估算高于避免森林砍伐的成本 （ 这是一项减排战略 ， 而不是 CDR ） 。5BECCS 和 DACCS 的地下存储涉及 CO 的风险2 泄漏回大气中。然而 ， 可用的证据 (例如 ， 从 CO2注入油气井 ） 表明风险较低 ， 地下储存持续时间预计为数万年 （ Kampman 等人 2016 年 ） 。 未来的资源 - 美国扩大二氧化碳去除的政策32.增加造林和再造林的政策由美国农业部自然资源保护局管理的联邦计划为植树造林和再造林提供成本分摊。 6 2021 年的《基础设施投资和就业法案》和 2022.7 的《通货膨胀减少法案》 （ IRA ） 中包括了值得注意的新成本分摊资金注入。其他计划旨在刺激创新在木制品利用中 ， 从而扩大对可替代碳密集型产品的林产品的需求 ， 如水泥和钢 8.IRA 的设计并不能确保资金将针对植树造林，最有效的陆基 CDR 投资。此外，将需要大量的融资和土地使用变化来增加基于土地的 CDR 。例如，Wear 和 Wibbemeyer （ 2023 ） 得出的结论是，在一切照旧的情况下，从现在到 2060 年，美国森林碳汇平均每年将减少 0.73 千兆吨 （ 比 2021 年每年减少 0.84 千兆吨 ） 。在 30 年内，每年增加 300 万英亩的森林面积，平均每年减少到 0.95 千兆吨。换句话说，将美国森林覆盖率扩大到大约相当于蒙大拿州的面积，相对于 2021 年的年度 CDR 仅增加了。0.11 Gt 。这将花费每年 5 - 70 亿美元 (大约每吨 CDR 17 - 24 美元 ） 。此外 ， 尽管重新造林和造林是众所周知的过程 ， 但一些障碍阻碍了它们在可靠的大规模 CDR 中的应用 ：额外性为了衡量旨在增加 CDR 投资的政策的绩效，必须将投资和由此产生的排放量的量化与反事实的照常结果进行比较。例如, 假设森林所有者声称通过将收获延迟 10 年而产生了 CDR 信用。问题在于，所有者可能出于完全商业原因而选择推迟收获。持久性由于树木的自然或收获的生命周期以及火灾、疾病和其他风险的可能性 ， 森林碳固存的持续时间本质上是无常的。泄漏泄漏是指在一个位置采取的 CDR 动作将触发在另一个位置的减少的存储的可能性。例如，如果某些森林的管理者推迟收获作为 CDR 策略，则可以激励其他森林的管理者加快收获。如果将农业用地造林或转为生物能源种植，则其他土地可以转换为农业。量化泄漏是困难的，因为它是由复杂且通常是全球市场力量决定的。因此 ， 基于森林的 CDR 移除主张经常受到怀疑 ， 即使在政府监管 （ 而不是自愿 ） 的森林碳信用计划 （ Greenfield 2023; Elgin 2021; IEMAC 2022 ） 中也是如此。因此 ， 关键的政策挑战是设计改进的方法来评估 ， 并根据需要纠正基于森林的 CDR 删除中的失真。6其中包括林地增强计划 ， 保护储备计划 ， 环境质量激励计划 ， 健康森林储备计划和紧急森林恢复计划。7Infrastructure Investment and Jobs Act, Pub. L. No. 117 - 58, H. R. 3684; Conflation Reduction Act of 2022, Pub. L. No. 117 - 19, H. R. 5376.8一些减排法规还通过允许森林碳信用额度抵消排放来增加森林碳固存的需求。加利福尼亚州的限额与交易计划允许覆盖的来源通过森林碳信用额度和其他类型的排放信用额度来满足其减排义务的一小部分 （ 加利福尼亚州空气资源委员会 2021 年 ） 。 未来的资源 - 美国扩大二氧化碳去除的政策43.提高 BECCS 和 DACCS 的能力BECCS 和 DACCS 面临的关键挑战是提高其去除 CO 的能力2 and lowing their costs. Market failures associated with early - stage innovation argue for government support for research, development, and deployment. One such failure is the non - appropriable of innovation ’ s benefits (arising从新信息的公益性质来看)，这抑制了进行早期创新的动力。美国政府支持 BECCS 和 DACCS 的碳捕获方法研究，以及对示范工厂的初始投资。 9 作为其中的一部分，IRA 扩大了对碳固存的 45Q 税收抵免，以支持对 DAC 和 BEC 的早期投资 （ 后者通过支持 CCS ） 。 10 。BECCS 和 DACCS 面临的更广泛的挑战是 ， 需要在早期试点和示范项目之外增加投资规模。通过 “边做边学 ” 来实现商业规模的投资提供了新的见解 ， 这对于改进新技术和降低感知的财务风险至关重要。此外 ， 私人资本市场可能会高估与新开发技