我们已经重点介绍了各行业如何着手减排行动，但是单独依靠降低碳排放的方式很难实现如此庞大的碳消除量，也不可能将排放量降为“0”，因此需要采用一系列的人为技术增加碳的消灭吸收，即增加碳的“负排放”。

 

本节将围绕当前主要的三项“负排放”技术—碳汇、CCUS、直接空气碳捕集进行介绍。

 

碳汇，是利用生态系统实现“负排放”的一种方式。生态系统中的植被、土壤和微生物等利用自身的碳循环，可以将二氧化碳固定起来，对平衡大气中的二氧化碳浓度起着关键作用。

 

当生态系统固定的碳量大于其向大气中排放的碳量时，该系统就成了大气二氧化碳的汇，简称碳汇。

 

这个词听上去既专业又陌生，但它其实就在我们的身边。我们每天见到的绿树、青草、灌木都是碳汇的一个小小的单元。
 

 

像银行储存现金一样，森林可以通过其自身的光合作用，将大气中的二氧化碳储存起来。吸收进来的二氧化碳一部分随着植物和土壤的呼吸、植被的死亡、人工的砍伐等释放出去，剩余的部分可以被固定在植被和土壤中，形成碳汇。利用森林的自然过程降低大气中二氧化碳的浓度，其成本相对较低，这是国际社会公认的用于缓解全球气候变化的重要措施。

 

林业碳汇是指利用森林的储碳功能，通过造林、再造林和森林管理，减少毁林等活动，吸收和固定大气中的二氧化碳，并按照相关规则与碳汇交易相结合的过程、活动机制。

 

1997年通过的《京都议定书》（Kyoto Protocol）认证了林业对于减缓全球气候变化做出的贡献，并确立了清洁发展机制（clean develop mechanism），允许发达国家通过向发展中国家投入资金和技术支持、开展碳汇项目合作等帮助其实现可持续发展，同时向发展中国家购买“可核证的排放削减量”以履行碳减排的指标义务，使森林的固碳能力可以像普通商品一样交易。该机制的建立不仅加强了世界各国对于林木保护、植树造林的重视，也推动了森林生态功能的市场化和价值化，促进了林业经济效益的发展。

 

林业碳汇为我国林业的发展引入了全新的融资渠道，给碳汇企业带来了广阔的市场前景，由此可以改善森林经营周期长、短期不产生经济效益等问题。

 

我国从2004年起逐步开展林业碳汇试点项目，2010年成立首家以增汇减排、应对气候变化为目的的全国性公募基金会——中国绿色碳汇基金会，标志着我国林业碳汇发展迈出了关键的一步，截至2019年底，先后在全国20余省（市、区）实施的碳汇造林项目达8万多公顷。截至2020年5月，我国面积最大的国有林区—内蒙古大兴安岭重点国有林区已完成5笔林业碳汇交易，共计191万元。

 

 

据中国科学院大气物理研究所在期刊《自然》发表的最新研究成果，我国陆地生态系统具有被严重低估的固碳能力。2010～2016年，我国陆地生态系统年均固碳约11.1亿吨，森林是其中主要的固碳主体，贡献的固碳量占到陆地生态系统的80%，由此证明我国近年来在恢复森林植被、加强人工林培育方面取得巨大成果，也首次在国家尺度上证明，人为积极干预可以有效提升陆地生态系统的固碳能力。

 

我国的森林面积年均新增量连续十年全球第一，远超其他国家；同时整体森林主要以幼龄林和中龄林为主，确保了林业碳汇质量的不断提升。未来，发展林业碳汇将成为我国“绿水青山”变成“金山银山”的重要一环，也将在2060年前实现碳中和目标中扮演愈发重要的角色。
 

 

虽然林业碳汇被公认为是生态系统中重要的碳汇举措，但其实，地球上最大的活跃碳库是海洋。

 

海洋面积占地球表面积的71%，储存着地球上约93%的二氧化碳，自地球出现生命以来就在碳循环中发挥着重要的作用，储碳周期可达数千年。海洋碳汇（蓝碳）的概念，是相对于陆地生态系统中被植被和土壤固定的“绿碳”所提出的，是指利用海洋活动及海洋生物吸收和存储大气中二氧化碳的过程、活动和机制。其中，红树林、海草床、盐沼三大蓝碳生态系统的覆盖面积相较海床整体面积虽微乎其微，但其能捕获和存储大量的碳，并将这些碳长期埋藏在海洋的沉积物中，具有巨大的固碳潜力。

 

我国是世界上为数不多的同时拥有红树林、海草床和盐沼三大蓝碳生态系统的国家之一，海域面积广阔，得天独厚的自然条件赋予了我国海洋碳汇巨大的潜力和实施空间。

 

 

目前，虽然我国对于海洋碳汇的研究仍处在起步阶段，但已经催生了一批水平较高的科研成果。特别是由我国科学家提出的“微型生物碳泵”理论框架，解释了海洋巨大溶解有机碳库的来源，获得了国际上广泛关注和认同。2017年我国发布了《“一带一路”建设海上合作设想》，提出由中国发起的“21世纪海上丝绸之路蓝碳计划”，在全球海洋治理和国际交流中起到了引领带动的作用。然而，目前海洋碳汇在国内和国际上均尚未建立起系统的核算标准和补偿政策，对于蓝碳负排放技术的开发和研究能力都有待提升。

 

不论是林业碳汇还是海洋碳汇，大力发展碳汇技术和实现经济效益的最终目的都是减缓气候变化，构建人类更美好的生存家园。与增加人工林面积、修复海洋红树林同等重要的，是不再进行不可持续的采伐焚烧，减少海水养殖污染等。

 

除提升积累碳汇外，我们同样应该加强保护现有碳库资源与生物的多样性，提高整体生态系统的稳定和服务功能，从而避免生态系统碳汇能力的下降。在2021年4月举办的领导人气候峰会中，习近平主席发表了题为“共同构建人与自然生命共同体”的重要讲话，强调了国际社会要以前所未有的雄心和行动，摒弃以牺牲环境换取一时发展的短视做法，共谋人与自然和谐共生之道，共同构建人与自然生命共同体。
 

 

CCUS（碳捕集、利用与封存）是指捕集工业生产过程中的二氧化碳，再将其投入新的工业生产中进行循环再利用的过程。

 

CCUS技术主要包括二氧化碳的捕集、利用与封存三个环节：捕集（C）是指利用碳捕集技术将二氧化碳从工业生产排出的混合气体中提取出来的过程。经过捕获、压缩后的二氧化碳通过管道、罐车、输气船舶等方式运输，最后再将二氧化碳注入地下岩层进行封存（S）。经过处理之后的二氧化碳不但不会危害环境，还可以在地质、化学、生产等方面得到有效的再利用（U）。
 

 

与CCS（碳捕集）技术不同的是，CCUS技术新增了对于二氧化碳的再利用，能够将捕获的二氧化碳转化为具有经济价值的产品，通过资源化的利用产生经济效益，更有利于促进全球实现碳中和的发展进程。

 

目前，我国的CCUS技术主要以二氧化碳驱油为主，这是一种能将二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。每吨液态二氧化碳的驱油剂可以驱出3吨的原油，具有良好的驱油效果。利用CCUS技术，不但可以将二氧化碳埋存在废弃和低效的油井里，保护环境，还可以将石油采出率提升7%～15%，增加原油产能，达到保护环境和提高油田采收率的双重目的。

 

此外，CCUS技术为能源密集型企业提供了有效的低碳解决方案。以建筑行业为例，二氧化碳不仅可以用在建筑材料上形成碳酸盐涂层，还可以用作混凝土原料，在降低碳排放的同时，减少了混凝土所需的水泥量。诸如建筑等能源密集型企业往往很难依靠可再生能源，CCUS技术的优势在于能够直接对工厂现存的基础设施进行改造，由此降低了转型成本，增加了能源转型的灵活性。
 

 

据IEA分析，要想实现《巴黎协定》升温控制在2℃的目标，到2050年全球CCUS技术捕获能力要达到76亿吨。尽管过去十多年来，全球CCUS技术不断发展，但我国的CCUS技术仍处在起步阶段，CCUS项目进展缓慢，未来仍有很大发挥空间。

 

碳捕集的高昂成本是阻止我国大规模推广CCUS技术的一大瓶颈。CCUS项目的投资金额一般高达数亿甚至数十亿元，中国当前的低浓度二氧化碳捕集成本为300～900元/吨，在CCUS捕集、利用与封存环节中，捕集是能耗和成本最高的环节。但我国目前尚未形成相应的经济激励或补偿机制，缺乏有效的跨企业协调合作，导致多数CCUS项目很难实现盈亏平衡，面临较强的商业模式约束。

 

CCUS助力实现碳中和的潜力是巨大的，其与可再生能源发电、生物质能和氢气一起被认为是实现全球能源转型的四大支柱。然而，我国目前CCUS技术的发展仍远远滞后于预期。下一步，还需大规模建设完善CCUS相关基础设施，降低二氧化碳的运输成本；推进大规模的试验示范项目，形成CCUS产业聚集区，促进研发和示范技术的成熟与商业化应用；同时，相关部门还应制定符合我国国情的CCUS政策准则与激励措施，将CCUS纳入碳排放权交易市场，制定减排定价机制，调动企业的积极参与，加速企业实现低成本高融资的良性循环。
 

 

直接空气碳捕集（direct air capture，DAC）技术，恰如其名，就是指从空气中直接吸收或吸附二氧化碳。其原理是通过吸附剂对二氧化碳进行捕集，完成捕集后的吸附剂通过改变热量、压力或温度来恢复原状并用于再次捕集，而纯二氧化碳则被提取并储存起来。

 

DAC可以完成对数以百万的小型化石燃料燃烧装置以及交通工具等分布源所排放二氧化碳的捕集和处理，碳捕集方式和布置地点相较CCUS而言都更为灵活。此外，DAC技术也可以与CCS技术结合使用，对CCS技术储存中泄漏的二氧化碳进行捕捉，从而进一步提高碳捕集的能力。

 

就目前而言，DAC在工业领域的发展还处于初步阶段，这一技术所面临的主要挑战之一就是成本过高。

 

DAC一般由空气捕捉模块、吸收剂或吸附剂再生模块、二氧化碳储存模块三部分组成。要想降低成本，可以从吸附吸收材料和捕集装置两个角度进行技术研发。在材料方面，需要开发兼具高吸附容量和高选择性的吸附材料。

 

与此同时，从吸附剂中释放吸收到的二氧化碳的过程也必须简单、高效、耗能少，使得吸收吸附材料能够多次循环使用。在吸收装置方面，主要有捕集装置、吸附或吸收装置、脱附或再生装置。一般来说，对吸附装置以及脱附装置的改进和研究是降低成本的关键。