关闭碳循环的4种创新方法

自工业革命开始以来，人们已经发现了汽车、发电厂和工厂等将二氧化碳和其他温室气体作为副产品排放到大气中的发明的巨大价值。

然而，从大气中去除温室气体的发明就不能这么说了。因此，今天的人类活动每年产生的温室气体排放量比几个世纪前增加了约500亿吨(PDF)。

二氧化碳去除(CDR)，相当于产生“负温室气体排放”。That is, a CDR solution captures more CO2 and other GHGs from the atmosphere than it releases, and prevents it from returning to the atmosphere for long periods of time.

随着进一步发展，CDR解决方案有望将导致气候变化的温室气体排放行业转变为消除温室气体的行业，同时为最有效使用CDR解决方案的企业创造大量新的收入来源。

加州大学伯克利分校能源与资源合作中心最近举办了一场活动，主题是不断增长的CDR产业。参与者发现CDR问题的规模是巨大而复杂的，大规模推出CDR的后果是不确定的。CDR没有银弹解决方案，CDR的成功部署将取决于几个因素，包括技术创新、科学研究、监管支持和CDR终端产品市场的成熟度。

影响企业

虽然CDR解决方案和碳市场在短期内得到发展，但企业最感兴趣的与CDR相关的机会可能会落在两个领域。正在对cdr相关的初创公司进行投资，例如酷地球能源该公司已经从谷歌风险投资公司、英国石油公司(BP)、通用电气(GE)和其他投资者那里筹集了大量风险投资，以创建一种“负碳燃料工艺”。

其他公司，如Newlight技术该公司的“空气碳”塑料产品，试图通过消除温室气体的生产流程，重新塑造熟悉的行业。在没有目前碳市场支持的情况下，通过建立可行的碳去除业务，如果有有意义的碳价格支撑，这些业务将在未来产生可观的利润和收入。

企业社会责任(CSR)投资组合也将受益于不断增长的CDR行业。迄今为止，CSR部门的cdr相关机会主要局限于与绿化相关的抵消。然而，随着生物炭碳补偿协议等项目的推进和新的CDR技术的发展，CSR部门很快就有机会投资更广泛的负碳工具。企业通过企业社会责任项目了解到CDR的选择范围正在不断扩大，这些企业将在CDR行业成熟过程中处于更有利的地位，从而抓住早期机遇。

防止灾难性气候变化所需的CDR规模

人类累积的温室气体排放量约为10亿吨，地球只吸收了其中的一小部分，只留下大气中的温室气体浓度比工业化前水平高出近40%海洋的酸度要高出30%。如果任其发展，地球将需要数千年的时间来减少剩余的人为温室气体排放。这对我们的星球来说是个坏消息:除非人类开始清除大气中的温室气体，否则由大气中温室气体含量升高导致的地球气候和生态系统的急剧变化将持续下去。

《2013年联合国排放差距报告》(PDF)估计，要将升温控制在1.5摄氏度以内，我们必须在2050年之前完全停止温室气体的排放，并在2050年至2100年期间产生平均每年50亿吨的CDR。从大气中去除和储存一吨二氧化碳需要花费100美元，换算成CDR每年要花费5000亿美元。作为比较，世界生产总值大致为现在的70万亿美元。

联合国的报告提出了一个非常积极的温室气体减排时间表;如果温室气体排放技术被淘汰的速度比联合国报告中提到的要慢，那么CDR所需要的努力就会大幅增加。

不同的方法

实现CDR的四种主要方法是生物量储存、空气捕获、地质封存和海洋封存。

1.生物质存储

数十亿年来，地球每年通过光合作用从大气中吸收上千亿吨的碳:在每个生长季节，植物都将大气中的二氧化碳转化为生物量。然而，在每个生长季节过后，地球通过分解生物量，从植物中释放出大致等量的碳回到大气中。

CDR的实践者希望通过各种机制来打破这种自然碳循环的平衡，从而减少大气中储存的碳。例如，造林(种植新森林)和草地管理技术旨在增加生态系统的总生物量。该理论认为，增加植物中的碳含量可以减少大气中的碳含量。

其他生物量储存CDR方法试图通过防止(或显著延迟)被困在生物量中的碳通过其自然循环排放回大气来改变碳循环。其中一种方法是生物炭(木炭)，当有机物被热解或无氧燃烧时产生。生物炭可能以固体形式存在数百年而不分解，因此，如果生物炭是由每年重新生长的原料生产的，并且在生产后重新应用于土壤，它就有可能转移大量的碳在大气层之外。

生物质能与碳捕获和封存(BECCS)提供了另一种方法，以防止捕获在生物量中的碳排放回大气。BECCS发电厂燃烧生物质作为燃料，然后采用电化学过程从产生的排放中分离出二氧化碳。一旦二氧化碳被隔离，它就可以注入不渗透的基岩中，将大量的二氧化碳封存在地壳中。

2.空气捕捉

直接空气捕捉(DAC)装置的工作原理类似于“人造树”，通过化学过程从空气中分离二氧化碳，就像植物通过光合作用一样。以与BECCS相同的方式将产生的二氧化碳储存在不渗透的岩层中，或者以其他方式阻止二氧化碳返回大气，保证了巨大的CDR潜力。

3.地质封存

将大气中的碳转移到岩石中是CDR的另一种选择。一些矿物质，比如橄榄石，当二氧化碳暴露于空气中时，会从大气中沉淀出来。这种反应产生的碳酸盐有可能将以前大气中的碳封存在稳定的岩层中。开采大量的橄榄石并将其暴露在露天，可能导致吸收大量的大气二氧化碳。

4.海洋封存

海洋封存是CDR方法中更具争议的一类，它试图通过改变海洋的自然碳循环来降低大气中的二氧化碳浓度。例如，向海洋中添加铁元素以刺激浮游植物大量繁殖，已经被提议作为一种将碳从大气转移到海洋深处的方法，碳会在那里存留上千年。该理论认为，浮游植物的大量繁殖会将碳储存在浮游生物和食物链中其他由于浮游生物大量繁殖而大量繁殖的生物体内。当这些生物死亡时，它们和它们从空气中吸收并储存在体内的碳会慢慢沉入海洋深处。然而，该理论在实际应用中是否会产生显著的CDR，由于目前缺乏这方面的研究，仍然存在很大的不确定性。

这篇精彩的论文(PDF)，他的作者同时提出，将软体动物养殖增加1万倍，既可能在一个世纪内逆转人类对气候变化的全部贡献，也可能使气候变化急剧恶化，这取决于人们是相信论文正文中的论点，还是相信其脚注中的论点。

有人提出了一种生物-海洋混合封存CDR方法:倾倒作物残留物可以在几千年的时间里防止这种有机物腐烂并将碳释放回大气中。

评估二氧化碳去除方法的标准

1.规模:如果我们需要去除和储存上千亿吨的二氧化碳，那么我们所追求的去除方案也必须能够吸收同样数量的二氧化碳，这一点很重要。到目前为止，许多缔约方已试图评估对CDR采取不同办法的潜力，例如生物和地下贮。

2.技术complexicity:所有的CDR技术目前都处于技术采用曲线的起点。在研发和市场上投资以创造具有成本效益的CDR技术将需要大量的时间、财力和人力资源。因此，技术上和/或概念上不那么复杂的CDR解决方案将带来显著的好处。

3.收入potenital:如上所述，大气中的碳可以转化为多种最终产品，而如何利用这些最终产品来赚钱很可能对许多CDR技术的近期可行性至关重要。例如，生物炭为农业和废水处理提供了潜在的重大协同效益，目前每年在这方面产生数百万美元的销售额，这与电力或运输行业上万亿美元的销售额不太一样，但绝对是个开始。betway必威娱乐出售CDR技术的副产品的可能性越大，它繁荣发展的可能性就越大。

4.降低风险:就像对复杂的地球系统的任何大规模干扰一样，意想不到的后果会带来巨大的风险。CDR方法在概念上为这种意想不到的后果提供最低风险，可能更容易赢得最初的支持。

本文的一个版本最初出现在伯克利能源和资源合作博客。烟囱图像由De Visu via在上面。