微软最近宣布，它的目标是到 2030 年实现碳负排放。此外，该公司表示，到 2050 年，它计划从大气中清除自 1975 年成立以来排放的所有碳。这是一项重大承诺来自一家公司，它强调了使用负排放或二氧化碳清除的方法在实现国际气候目标方面发挥重要作用的潜力。

碳中和，或“净零”，意味着人类活动释放到大气中的任何 CO 2都被等量的移除所平衡。实现负碳化要求公司、部门或国家从大气中去除的 CO 2多于其排放的 CO 2 。

实现雄心勃勃的国际气候目标可能需要全球 CO 2排放量在本世纪下半叶降至零以下，从而实现所谓的净负排放。在 2018 年底发布的政府间气候变化专门委员会 (IPCC)关于全球变暖 1.5°C 的特别报告中，作者分析的几乎所有路径都在一定程度上依赖于碳去除方法，以实现 2050 年后的净负排放.

二、如何去除大气中的二氧化碳？

但这并不意味着碳去除只是一个长期解决方案：这些技术也可以在清洁能源转型中发挥重要的近期作用。它们可以中和或抵消目前在技术上具有挑战性或解决起来成本过高的排放。这包括一些工业过程，如炼钢和水泥生产，以及长途运输，如航运和航空。

重要的是要注意，除碳技术不能替代减排或延迟行动的借口。但它们可以成为全面应对气候变化所需的技术和措施组合的一部分。

有多种方法可以从大气中去除 CO 2，其中大部分可分为三大类：(1) 基于自然的解决方案，(2) 旨在加强自然过程的措施，以及 (3) 基于技术的解决方案。

基于自然的解决方案包括造林和再造林。这些涉及通过在以前没有的地方种植森林（造林）或在过去有森林的地方重建森林（重新造林）来重新利用土地。其他基于自然的解决方案包括恢复沿海和海洋栖息地，以确保它们继续从空气中吸收 CO 2 。

增强的自然过程包括土地管理方法，通过现代耕作方法增加土壤中的碳含量。这可以将生物炭（从生物质中产生的木炭）添加到土壤中，使碳可以在土壤中储存数百年或数千年。欠发达的方法包括增强风化以加速吸收 CO 2的自然过程（例如，通过向土壤中添加非常细的矿物硅酸盐岩石）或向海洋添加养分以增加其吸收 CO 2的能力的海洋施肥。增强风化和海洋肥化方法需要进一步研究，以了解它们去除碳的潜力以及它们的成本、风险和权衡。

技术解决方案 包括具有碳捕获和储存的生物能源 (BECCS) 和直接空气捕获，顾名思义，它涉及直接从大气中捕获 CO 2 。这两种解决方案都依赖于 CO 2的地质封存以实现大规模碳去除，并可能在清洁能源转型中发挥重要作用。下面将更详细地讨论它们。

在将全球变暖限制在 1.5°C 且超调幅度有限或没有超调的路径中，IPCC 发现，到 2050 年，农业、林业和土地利用措施每年可减少 10 亿至 110 亿吨 CO 2 。CO 的潜在数量2到那时，每年从 BECCS 中清除的量从零到 80 亿吨不等。综上所述，2018 年全球与能源相关的 CO 2排放量为 330 亿吨。其他碳清除方案由于不成熟而未包含在 IPCC 路径中。

三、具有碳捕获和储存功能的生物能源

BECCS 涉及从生物质燃烧产生能量的过程中捕获和永久储存 CO 2 。这可以包括使用生物质（或生物质和化石燃料的混合物）的发电厂；用于造纸的纸浆厂；用于水泥生产的石灰窑；和炼油厂通过生物质的发酵（乙醇）或气化（沼气）生产生物燃料。

BECCS 能够去除碳，因为生物质在生长时会吸收 CO 2，并且这种 CO 2在燃烧时不会重新释放。相反，它被捕获并注入深层地质构造，将其从自然碳循环中移除。

四、直接空气捕获

BECCS 是最成熟的碳去除方案之一。当今世界有许多 BECCS 设施在运行，从工业过程（例如，乙醇生产）和基于生物质的发电中捕获 CO 2 。例如，在美国，伊利诺伊州工业碳捕集与封存项目每年从一个生物乙醇设施中捕获多达 100 万吨的 CO 2并将其储存在一个专门的地质地点。在英国，Drax已经开始了一个试点项目，以从其生物质燃料发电厂中捕获 CO 2 。如果项目成功，它可能成为世界上第一座负排放发电厂。

在某些情况下，BECCS 可以为碳捕获和储存的部署提供相对低成本的机会。这包括生物乙醇的生产，其中 CO 2捕获成本可低至每吨 CO 2 25 美元。与此同时，BECCS 面临着与可持续生物质的可用性以及运输和储存 CO 2的基础设施需求相关的部署挑战，而这在世界大多数地区都是缺乏的。

直接空气捕获可以实现碳去除，其中从大气中捕获的 CO 2被永久储存。捕获的 CO 2也可以出售用于例如食品和饮料生产或与低碳氢混合以制造合成燃料。但在大多数情况下，所使用的捕获的 CO 2会重新释放到大气中，例如在燃料燃烧时。在这些情况下，使用捕获的 CO 2仍然可以产生气候效益，例如，特别是在合成燃料正在取代传统化石燃料的情况下。但这不会导致负排放。

由于大气中的 CO 2浓度低，目前直接空气捕获技术比其他碳捕获应用更耗能且更昂贵，后者从工业设施或发电厂中提取浓度更高的 CO 2 。学术文献中的成本估计范围在从直接空气捕获中每吨 CO 2约 95 美元到 230 美元之间，低端反映了未来大规模部署的成本目标。

如今，欧洲、美国和加拿大有 10 多家直接空气捕集厂在运营。这些工厂中的大多数都很小，并且出售捕获的 CO 2以供使用——例如，用于碳酸饮料。然而，第一个大型直接空气捕集厂目前正在美国由 Carbon Engineering 和 Occidental Petroleum 合作开发。该工厂每年将捕获多达 100 万吨的 CO 2用于提高石油采收率，最早可能在 2023 年投入运营。在冰岛，CarbFix 项目正在从大气中捕获 CO 2用于注入和储存在玄武岩岩层中.

五、除碳可以成为向“净零排放”及以后过渡的一部分

在最近的公告中，微软表示正在建立一个 10 亿美元的气候创新基金，以加速全球碳减排、捕获和清除技术的发展。这可以为新兴的碳清除技术提供急需的推动力，这对于实现微软雄心勃勃的负碳承诺以及更广泛的气候目标都非常重要。

IEA 一直强调，全球能源转型需要一系列技术和措施。没有单一或简单的解决方案可以在确保能源安全和扩大能源获取的同时实现国际气候目标。虽然减排是当务之急，但 BECCS 和直接空气捕获等碳去除技术的开发和部署可以在将能源部门转向碳中和以及（对于某些关键部门）负碳途径方面发挥重要的补充作用。

IEA 将在我们新修订的 2020 年版出版物《能源技术展望》中探讨碳去除和其他关键技术在全球能源转型中的作用。