前沿产业发展现状、挑战及机遇（碳移除篇）

Environmental 前沿产业发展 现状、挑战及机遇 碳移除篇 Defense Fund C0 目录 CONTENTS 要点/KEYPOINTS01 现状/BRIEFING03 >CDR技术路线05 国内外政策规划08 CDR技术部署与示范10 挑战／BARRIERS11 》CDR相关政策仍不完善11 新型CDR技术缺乏经济性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12 机遇及✁议/OPPORTUNITIES13 完善CDR政策体系13 提高新型CDR的经济性13 ✁立MRV体系14 加强科学研究14 参考文献/REFERENCES15 要点 KEYPOINTS 现状/Briefing ·碳移除（CDR）是指直接从大气中去除二氧化碳井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、土境固碳、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多个国家设立了净寒排放目标，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，世界范固内现有的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方法目前的洁除能力非常有限。2022年全世界共有18个DAC项目在运行中，位于欧洲、美压和加章大。 挑战/Barriers ，CDR相关政策体系仍不完善，体方法的选择，部署的规模和时间等都尚不洁晰，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。 01 机遇和✁议/opportunities 为在本世纪中叶实现净零排放，各类CDR技术预计将加速发展。为了支撑CDR的快速健 康发展，我们提出如下✁议： ·未束应加大对碳移除的亘视，完普CDR政策体系，明确CDR在碳中和实现路径中的定位 对CDR发展路径进行规划，制定激励政策：推动技术研发和应用，确保碳移除的部著能够达到净零排放所需的水平。 ·当前新型CDR技术的成本较高，难以商业化，需要采取多种措施提升其经济性。例如： 一、开发碳移除相关的CCER方法学，利用碳市场提升经济性： 二、政府、企业等主体可以道过承诺购买的方式对碳移除进行激励；三、对采购碳移除生产的终端产品进行激励，扩大碳移除的应用。 ·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方法的实施效果存疑，影 响了市场对于碳移除产品的信任。未来：应当✁立完善的MRV（监测、报告与核查）体系：对二氧化碳的移除量进行验证，确保碳移除的有效性。 ·大多数CDR方法日前仍处于研发阶段：面临若许多不确定性和潜在风险，未来应加强CDR 基础科学研究，同时，现有的碳移除技术也需要通过技术创新来降低其对资源、能源的需求， 进一步降本增效。 报告作者：李蕴洁、冉泽 现状 BRIEFING 气候危机日益严峻，为了将全球平均升温在21世纪末控制在相担对于工业革命前✁1.5℃或2C以内，世界客国都迫切需要采取措施阻止大气中温室气体水平继续上升。然而，仅依靠严格✁减排措施几乎不可能完全消除所有✁温室气体排放，还需要采取措施从大气中洁除一部分二氧化碳，以实现净零排放。此外，目前累积排放✁温室气体已经对全球气候造成了严重影响，即使我们实现了深度✁去碳化：这些影响仍将存在，并目可能在未来几十年变得更加严重。因此，应对气候危机不仅案要能源系统✁快速脱碳，也需要碳移除技术✁大规模应用。 银据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）✁定义 碳移除（CarbonDioxideRemoval，以下简称 CDR CDR）是指直接从大气中去除二氧化碳井将其持久地储存在地下、陆地、海洋或产品中✁一系列技术、实践和方法。 不同于化石能源和工业领域✁碳捕获，利用与封存（CCUJS）技术，它可以解决最难去 碳化部门（如农业，航空和航运部门）✁排放问题，井从大气中清除遗留✁二氧化碳（CO 排放 IPCC第六次评估✲告（AR6）第三工作组✲告[1]指出：如集要实现二氧化碳或温室气体✁ 净零排放，部署CDR平衡难以消减✁刻余排放量是不可避免✁。所有可能将升温限制在2℃或 更低水平✁说明性减缓路径（IMPs）都使用了某种形式✁CDR。联合国环境规划零在2023 年排放差距✲告”(2中指出，由于严格✁减排行动被准迟，从长远灾看，对碳移险✁需求将会进 一步增加。 03 从2020年水平开始✁减排量（10亿吨二氧化碳当量/年） 20201.5°C情景2”C情景 602.06060 2020年 总排放量 505050 404040 30302830 202020 101010 2020 2035 二氧化碳净零排放 2035 氧化碳净零排 （2050年左右） （2070年左右） 放 2020年排放水平 550忆吨二氧化碳当量 排总量 基丁土地✁二氧化碳清除量 型二氧化碳清除量 途明区成表示不确定性范重 遇空气体净排放量 不强是性用 *由于其怡逼空气体✁刺 余排欲量，净排放量高于0 来源：联合国环境规划署，（2023年排放差距✲告》 04 CDR技术路线> CDR主要分为两大类 基于土地✁传统CDR新型CDR 主要是指在陆地中捕获并储存CO新型CDR主要是指通过技术手段 ✁方法，包括造林，再造林、土境固碳，直接从大气中捕获CO2✁一些方法 改善森林管理等，这些方法都已经较为如生物能源碳捐和封存（BECCS）、 或熟，是目前应用最广泛✁碳移除技术直接空气捕集（DAC)、海洋球化等， 据估计，目前每年通过基于土地✁传统这些方法大都还外于原型或元范阶段CDR方法直接清除✁二氧化碳呈为20目前有一些小范匡✁部著，每年洁除呈亿吨左右2)仅有200万吨12)。 这些技术路裁具体如下， >基于土地✁传统CDR： （1）造林/再造林*（2）森林管理 通过在从未有森林或经有森改善现有森林、土壤✁管理实践：如森林经林✁土地上种植树木以✁造森林，营、林分丰✁减少森林土壤扰动等：增加森林对二从大气中去除二氧化碳。树木在生氧化碳✁吸收量。该方法目前也较为成熟：封存潜长过程中利用光合作用吸收二氧化力约为1~21亿吨CO2/年。 碳，并长期储存。该方法已经十分 成熟并得到了广泛✁应用，但是其（3）森林管理 规模仍不硝定，并且缺乏有效✁监将大气中✁二氧化碳通过植物或其他有机固体测和验证措施：其封存潜力约为转移至土壤中，最终作为土壤有机碳储存。土壤固5~100亿吨CO2年：或本约为碳目前也较为成熟，其封存潜力约为6~93亿吨 0~240美元/吨COzCO>/年，成本约为=45~100美元/吨COz，主 要取决于劳动成本和机械化程度等因素。 05 》新型CDR： 直➓空气捕集（DAC）： 通过化学工程方法，从空气中直➓捕集CO2，并将其长期封存或利用。DAC✁优势在于土地和水瓷源消耗少、封存✁持久性强以 及清除量易于量化，但是需要消耗大量✁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系，DAC✁封存潜力约为50~400亿吨CO2/年。 生物能源碳捕集和封存（BECCS）： 将生物质转化为生物能源过程中产生✁CO2进行捕集，并长期 封存。BECCS技术成本约为15~400美元/吨，主要取决于生物 CO2质能✁类型、捕获技术和储存方法。BECCS✁封存潜力约为 5~110亿吨COz/年。 生物炭： CO2 生物质在缺氧条件下热裂解而成✁富碳同态产物：可以应用在土境中作为改良剂。生物炭✁应用历史已经非常长，但是其封存✁可靠性和持久性有待进一步验证。生物炭✁封存潜力约为3~66亿吨 CO2/年，成本约为-10~345美元/吨CO2 CO2 强化岩石风化： 通过人为手段提高岩石（如玄武岩或其他硅酸盐材料）✁风化速率：使其与大气中✁二氧化碳发生反应形成碳酸盐，从而去除二氧化碳。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。 06 海洋碱化： 通过使用碳酸盐、硅酸盐等碱性物质来提高海洋pH值，从而增 人强海洋吸收CO2✁能力。该技术目前还处于理论研究阶段，缺乏可 HP靠✁测试，另外公众✁➓受度也可能阻得其应用。该技术✁封存潜力 约为10~1000亿吨CO2/年。：成本约为40~260美元/吨CO2 海洋施肥： 通过添加铁等营养物质促进海洋浮游物生长，提高其吸收二氧化碳✁能力。与海洋碱化类似，该技术也处于理论研究阶段：其封存 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： 通过恢复退化✁红树林、盐沼和海草等沿海湿地，促进湿地植被和土境中✁蓝碳固存。滨海湿地具有巨大✁碳吸收能力，司时他可以带来经济和社会效益。 07 国内外政策规划 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✁净零排放战珞中，CDR虽然不能替代深度减排，但可以发挥多种补充作用。 近期CDR可以进一步减少二氧化炭或温室气体✁净排放水平： 中期CDR可以抵消“难以转型”部门✁剩余排放，如工业活动和长途运输✁二 化碳或农业✁甲烷和氧化亚氨，以帮助实现二氧化碳或温室气体✁净零排放； 长期 可以实现并维持氧化碳或温室气体净零排放 美国十分重视CDR✁研究和部署，将其视为解决净排放最 艰难障碍✁重要手段之一 2021年，美国发布了&两党基础设地法案"，为碳捕集✁研究、示范和部署提供了 120亿美元✁资金； 2022年发布✁通胀削减法案“也为碳捕集提供了支持，直➓空气捕集项目有资格 获导每吨高达180美元✁税收抵免 2021年：美国能源部（DOE）发布了负碳攻关（“CarbonNegativeShot"）计划， 旨在刻激碳移除技术✁创新、研究、制造和部署，该计划有四个目标：一是在未来十 年内将CDR✁成本降低到100美元「吨CO以下（包括捕获和储存环节）：二是对 全生命周期非放量进行有效核算，包括确保将碳移除技术在运行和✁造过程中产生✁ 排放量计算在内；三是将捕获✁CO2采月地质封存或类似✁安全循存方法进行封存， 并测算监测、✲告和核查✁成本；四是实现十亿吨级✁必要去除规模。该计划调动了整个能源部✁研发企业，包括工程、化学、地质和生物等，支持✁CDR方法包括造林／再造林、土堰碳封存、BECCS、DAC、强化矿化以及基于海洋✁CDR等，以 实现规票化负排放所需✁互大创新实破。 08 ?欧盟也已经将碳移除纳入其净零排放✁政策中 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✁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✁净清除目标，基于技术解决方案✁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 时，该计划将完普碳移除✁监测、✲告和核查（MRV）体系：确保以透明✁方式确定从大气中清 除✁二氧化碳✁量， 英国、德国、日本、巴西等国也者出台了支持CDR发展✁政策或资金支持 》中国正在制定完善✁碳达峰碳中和“1+N”政策体系，其中对负碳技术也提出了明确✁支持 《科技支撑碳达峰碳中和实施方