提升固碳能力 實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)（科技創(chuàng)新助力“雙碳”③）

無(wú)論是降低化石能源在使用過(guò)程中的碳排放，還是研究用非碳能源進(jìn)行替代，都屬于從排放端來(lái)探討如何減排。實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，還需要在固碳端發(fā)力，通過(guò)生態(tài)建設(shè)，土壤固碳，碳捕獲、利用與封存等工程及技術(shù)，去除那些不得不排放的二氧化碳。

充分利用陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳，最為經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境友好

所謂固碳，也叫碳封存，是指增加除大氣之外的碳庫(kù)碳含量的措施。固碳能夠?qū)⒍嘤嗟奶挤獯嫫饋?lái)，不排放到大氣中。

“目前主要有物理固碳和生物固碳兩種方式。”中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員陳可鑫介紹，物理固碳是將二氧化碳長(zhǎng)期儲(chǔ)存在開(kāi)采過(guò)的油氣井、煤層和深海里；生物固碳是利用植物的光合作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為碳水化合物，以有機(jī)碳的形式固定在植物體內(nèi)或土壤里。

在過(guò)去的10年中，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注基于自然的解決方案。生物固碳被認(rèn)為是緩解全球變暖最具前景的方法。

中國(guó)科學(xué)院院士方精云說(shuō)：“陸地生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)植被的光合作用吸收大氣中的大量二氧化碳。利用陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳，是減緩大氣二氧化碳濃度升高最為經(jīng)濟(jì)可行和環(huán)境友好的途徑。因此，如何提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和固碳能力，既是全球變化研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也是國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。”

森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，也是陸地上最大的“碳庫(kù)”，在調(diào)節(jié)氣候，緩解全球變暖中發(fā)揮著重要作用。

那么，我國(guó)在這方面的現(xiàn)狀如何？

中國(guó)科學(xué)院院士丁仲禮說(shuō)：“中國(guó)的陸地碳匯中，約56％來(lái)自六大生態(tài)工程建設(shè)相關(guān)的區(qū)域。這些工程的歷史有些甚至可以追溯到上世紀(jì)，在多年的積累之后，它們正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。”

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所劉毅團(tuán)隊(duì)，今年在《自然》發(fā)布的最新研究成果顯示，我國(guó)生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力巨大。研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)陸地生態(tài)圈巨大的碳匯能力主要來(lái)自于我國(guó)重要林區(qū)，尤其是西南林區(qū)的固碳貢獻(xiàn)，同時(shí)我國(guó)東北林區(qū)在夏季也有非常強(qiáng)的碳匯作用。這也是我國(guó)近40年來(lái)恢復(fù)天然森林植被、加強(qiáng)人工林培育取得的成果。

發(fā)展碳捕集與封存技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)化石燃料排放二氧化碳的資源化利用

研究認(rèn)為，碳封存過(guò)程中需要提高二氧化碳的濃度，以提高效率，增加埋存量，從而降低成本。同時(shí)，大部分的利用場(chǎng)景也需要高濃度的二氧化碳，提高利用轉(zhuǎn)化率。因此，捕集技術(shù)成為二氧化碳利用和封存過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。

上世紀(jì)80年代，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)提出了“碳捕集與封存”技術(shù)，主要是將捕集的二氧化碳通過(guò)一定的方式運(yùn)輸?shù)胶线m的地點(diǎn)進(jìn)行封存，使其與大氣隔絕，減少向大氣中的二氧化碳排放，促使大氣碳循環(huán)的再平衡。但這項(xiàng)技術(shù)存在的最大問(wèn)題是建設(shè)和運(yùn)行成本高昂。

碳捕獲、利用與封存技術(shù)是碳捕獲與封存技術(shù)新的發(fā)展趨勢(shì)，即把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中，可以循環(huán)再利用，而不是簡(jiǎn)單地封存。與碳捕獲與封存技術(shù)相比，它可以將二氧化碳作為資源再次利用，既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，也更具有現(xiàn)實(shí)操作性。

從碳捕獲與封存技術(shù)到碳捕獲、利用與封存技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)化石燃料利用過(guò)程中排放的二氧化碳的資源化利用。

目前，隨著全球應(yīng)對(duì)氣候變化和碳中和目標(biāo)的提出，碳捕獲、利用與封存作為減碳固碳技術(shù)，已成為多個(gè)國(guó)家碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球正在運(yùn)行的這類(lèi)大型示范項(xiàng)目有26個(gè)，每年可捕集封存二氧化碳約4000萬(wàn)噸。

在實(shí)現(xiàn)碳中和的道路上，自然界如巖石化學(xué)風(fēng)化等某些物理化學(xué)過(guò)程，也能實(shí)現(xiàn)捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳，被稱(chēng)為自然界的碳捕集與封存技術(shù)。

“比如，我國(guó)干旱半干旱地區(qū)的堿性土壤中含有很多鈣離子，這些鈣離子和大氣中的二氧化碳結(jié)合，降水的時(shí)候就會(huì)淋溶形成碳酸鈣沉淀。”丁仲禮說(shuō)，“我國(guó)有大面積的干旱半干旱地區(qū)，這個(gè)自然過(guò)程對(duì)碳的固定，是一個(gè)非常重要的過(guò)程。”

丁仲禮表示，盡管碳捕集與封存技術(shù)、硅酸鹽巖石的風(fēng)化等負(fù)排放技術(shù)在固碳減排方面潛力巨大，但這些技術(shù)還需要進(jìn)一步研究。“我們估計(jì)森林在2060年以前將會(huì)達(dá)到固碳的峰值，之后固碳速率就會(huì)降低。因此，在固碳峰值來(lái)臨之前，最好不要單純地封存，那樣不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還是要想辦法利用二氧化碳。”

海洋儲(chǔ)碳量能達(dá)到陸地的近20倍、大氣的50倍，應(yīng)大力發(fā)揮海洋碳匯潛力

除了綠色植物通過(guò)光合作用固定二氧化碳，海洋也有吸收和封存二氧化碳的作用。

專(zhuān)家介紹，海洋覆蓋了地球表面約70％，儲(chǔ)碳量則達(dá)到陸地的近20倍、大氣的50倍，也是氣候重要的調(diào)節(jié)器。從全球來(lái)看，以海岸帶植物生物量為例，盡管它只有陸地植物生物量的0．05％，每年的固碳量卻與陸地植物相當(dāng)。

從時(shí)間尺度來(lái)看，與碳在陸地生態(tài)系統(tǒng)可儲(chǔ)存數(shù)十年相比，埋藏在濱海濕地土壤中的有機(jī)碳和溶解在海水里的惰性無(wú)機(jī)碳，能夠儲(chǔ)存千年之久。

我國(guó)是海洋大國(guó)，海洋應(yīng)該在國(guó)家減排增匯工作中發(fā)揮重要作用，應(yīng)大力發(fā)揮海洋碳匯潛力。

海草床、紅樹(shù)林和鹽沼這三大海岸帶生態(tài)系統(tǒng)是典型的儲(chǔ)碳能手。研究發(fā)現(xiàn)，魚(yú)類(lèi)、大型海藻、貝類(lèi)和微型生物在固定并儲(chǔ)存碳方面也發(fā)揮著一定作用。

但是固碳并不等于儲(chǔ)碳，高碳量也不等于高碳匯。許多顆粒有機(jī)碳在沉降的過(guò)程中就會(huì)降解，到海底埋藏時(shí)已經(jīng)嚴(yán)重衰減。

科研人員愈加關(guān)注提高海洋儲(chǔ)碳的效率問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院院士、廈門(mén)大學(xué)教授焦念志帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，提出了微型生物碳泵這一海洋碳匯機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)，海洋微型生物能夠?qū)⒒钚匀芙庥袡C(jī)碳轉(zhuǎn)化為惰性溶解有機(jī)碳，使得有機(jī)碳長(zhǎng)期儲(chǔ)存。研究顯示，微型生物碳泵對(duì)碳鹽酸泵也有幫助。

在不斷加深對(duì)海洋碳匯機(jī)制的理解基礎(chǔ)上，圍繞高效利用海洋碳匯，科研人員提出一些建議。

首先，保護(hù)好三大海岸帶生態(tài)系統(tǒng)，增加海草床面積、海草覆蓋度，營(yíng)造和修復(fù)紅樹(shù)林，保護(hù)鹽沼濕地等，堅(jiān)持實(shí)施海洋碳匯工程，推動(dòng)海洋生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

其次，要堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌、減排增匯。焦念志介紹，我國(guó)很多河口、海岸由于被排放入過(guò)量氮、磷，造成富營(yíng)養(yǎng)化。“富營(yíng)養(yǎng)化看似‘施肥’，浮游植物多，固碳量增加。其實(shí)正好相反，在營(yíng)養(yǎng)鹽過(guò)量的環(huán)境中的有機(jī)碳容易被降解，有機(jī)物越多，細(xì)菌越繁盛，就把有機(jī)碳呼吸成二氧化碳釋放出去了。”焦念志解釋?zhuān)挥芯S持適量的營(yíng)養(yǎng)輸入，謀求微型生物碳泵和生物泵的協(xié)同效應(yīng)最大化，才有利于可持續(xù)發(fā)展。

前不久，深圳推出全國(guó)首個(gè)《海洋碳匯核算指南》，廈門(mén)市碳和排污權(quán)交易中心完成了首宗海洋碳匯交易。專(zhuān)家建議，除了從科學(xué)技術(shù)上探索提升海洋碳匯效率，還要盡快建立更加科學(xué)的海洋碳匯資源價(jià)值核算標(biāo)準(zhǔn)，探索建設(shè)更加規(guī)范的海洋碳匯交易市場(chǎng)，完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。