無論是降低化石能源在使用過程中的碳排放，還是研究用非碳能源進(jìn)行替代，都屬于從排放端來探討如何減排。實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，還需要在固碳端發(fā)力，通過生態(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碳含量的措施。固碳能夠?qū)⒍嘤嗟奶挤獯嫫饋?，不排放到大氣中?/p>
“目前主要有物理固碳和生物固碳兩種方式。”中國科學(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期儲存在開采過的油氣井、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。
在過去的10年中，人們越來越關(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。
中國科學(xué)院院士方精云說：“陸地生態(tài)系統(tǒng)通過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)碳儲量和固碳能力，既是全球變化研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，也是國際社會廣泛關(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”，在調(diào)節(jié)氣候，緩解全球變暖中發(fā)揮著重要作用。
那么，我國在這方面的現(xiàn)狀如何?
中國科學(xué)院院士丁仲禮說：“中國的陸地碳匯中，約56%來自六大生態(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)揮著越來越重要的作用。”
中國科學(xué)院大氣物理研究所劉毅團(tuán)隊，今年在《自然》發(fā)布的最新研究成果顯示，我國生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力巨大。研究發(fā)現(xiàn)，我國陸地生態(tài)圈巨大的碳匯能力主要來自于我國重要林區(qū)，尤其是西南林區(qū)的固碳貢獻(xiàn)，同時我國東北林區(qū)在夏季也有非常強(qiáng)的碳匯作用。這也是我國近40年來恢復(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，大部分的利用場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程中的關(guān)鍵技術(shù)。
上世紀(jì)80年代，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會提出了“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。但這項技術(shù)存在的最大問題是建設(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，即把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進(jìn)行提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過程中，可以循環(huán)再利用，而不是簡單地封存。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)化了對化石燃料利用過程中排放的二氧化碳的資源化利用。
目前，隨著全球應(yīng)對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)，已成為多個國家碳中和行動計劃的重要組成部分。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球正在運(yùn)行的這類大型示范項目有26個，每年可捕集封存二氧化碳約4000萬噸。
在實現(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)過程，也能實現(xiàn)捕獲和儲存二氧化碳，被稱為自然界的碳捕集與封存技術(shù)。
“比如，我國干旱半干旱地區(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，降水的時候就會淋溶形成碳酸鈣沉淀。”丁仲禮說，“我國有大面積的干旱半干旱地區(qū)，這個自然過程對碳的固定，是一個非常重要的過程。”
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。“我們估計森林在2060年以前將會達(dá)到固碳的峰值，之后固碳速率就會降低。因此，在固碳峰值來臨之前，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。
專家介紹，海洋覆蓋了地球表面約70%，儲碳量則達(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)。
從時間尺度來看，與碳在陸地生態(tài)系統(tǒng)可儲存數(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機(jī)碳，能夠儲存千年之久。
我國是海洋大國，海洋應(yīng)該在國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、紅樹林和鹽沼這三大海岸帶生態(tài)系統(tǒng)是典型的儲碳能手。研究發(fā)現(xiàn)，魚類、大型海藻、貝類和微型生物在固定并儲存碳方面也發(fā)揮著一定作用。
但是固碳并不等于儲碳，高碳量也不等于高碳匯。許多顆粒有機(jī)碳在沉降的過程中就會降解，到海底埋藏時已經(jīng)嚴(yán)重衰減。
科研人員愈加關(guān)注提高海洋儲碳的效率問題。中國科學(xué)院院士、廈門大學(xué)教授焦念志帶領(lǐng)團(tuán)隊，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)碳長期儲存。研究顯示，微型生物碳泵對碳鹽酸泵也有幫助。
在不斷加深對海洋碳匯機(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，營造和修復(fù)紅樹林，保護(hù)鹽沼濕地等，堅持實施海洋碳匯工程，推動海洋生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。
其次，要堅持陸海統(tǒng)籌、減排增匯。焦念志介紹，我國很多河口、海岸由于被排放入過量氮、磷，造成富營養(yǎng)化。“富營養(yǎng)化看似‘施肥’，浮游植物多，固碳量增加。其實正好相反，在營養(yǎng)鹽過量的環(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，只有維持適量的營養(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，深圳推出全國首個《海洋碳匯核算指南》，廈門市碳和排污權(quán)交易中心完成了首宗海洋碳匯交易。專家建議，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，完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。
