碳移除技术（CDR）的现状与挑战

2025.03二氧化碳移除（CDR）技术发展 现状、挑战及建议执行摘要 ｜ EXECUTIVE SUMMARYCARBON DIOXIDE REMOVAL (CDR) TECHNOLOGIES: STATUS, CHALLENGES AND RECOMMENDATIONSEDF美国环保协会北京代表处2作者中国石油大学（北京）：张敏、叶航、吴胜坤、王春凯、包琦、王展鹏、谢岩、吴桐、薛婉珍美国环保协会（EDF）北京代表处：冉泽、李蕴洁二氧化碳移除（CDR）技术发展现状、挑战及建议 | 执行摘要1自第一次工业革命开始以来，全球大气中的二氧化碳（CO2）浓度持续增加，极端天气频发，造成了愈发严峻的气候变化危机。国际能源署（IEA）报告显示，2024年全球排放的CO2约为378亿吨，从1860年到2022年，CO2排放已导致全球升温约1.2℃；作为全球最大的发展中国家，中国CO2排放量约占全球排放总量的30%，且主要集中在电力、钢铁、建筑等难减排行业。为有效减缓全球气候变化并实现中国2030年前“碳达峰”、2060年前“碳中和”目标，除了努力减少对化石燃料的依赖外，二氧化碳移除技术（Carbon Dioxide Removal，CDR）的推广和应用也尤为关键。CDR是不可或缺的兜底技术手段，其在实现“碳中和”目标进程中的关键作用不言而喻。短期来看，CDR可以帮助减少净排放量；中期来看，CDR可以抵消剩余排放，实现CO2净零排放或温室气体净零排放；长期来看，如果移除量超过排放量，CDR还可以帮助实现负排放（图1）。与此同时，IPCC（政府间气候变化专门委员会）认为，CDR是实现CO2净零排放的重要选择，是减少大气中CO2浓度的主要手段，也是航空、航运、钢铁、有色、化工、水泥等难减排行业实现减排的必要方案。同时，需要指明的是，CDR无法替代化石燃料减排等根本性措施，需与其他减排行动协同推进，从而最大化减少温室气体排放、提升碳汇能力及促进可持续发展。本项目对比分析了国内外CDR政策及标准，梳理了中国CDR主要机构和公司；综述了“双碳”目标下中国“工程CDR”技术关键材料及工艺的研究进展，总结了国内外主要运行的生物质能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气碳捕集与封存(DACCS)示范项目；并结合经济成本、环境影响、技术成熟度和源汇匹配关系分析了BECCS和DACCS发展面临的挑战，为未来中国CDR发展提出了建议（图2）。1 数据来源：IPCC AR6 第三工作组报告图 1 | CDR在全球或国家减排战略中的角色1Emissions: Non-CO2 GHGsCDR: Removals on managed IandEmissions: Managed landEmissions: Fossil CO2CDR: Other removals2010202020302040205020602070208020902100Gross emissionsNet GHG emissions(1) Before net zero(2) Net zero CO2 or GHG(3) Net negativeNet CO2 emissionsNet zeroGross CO2 removalsNet zeroNote: Stylised pathwayshowing multiple functions of CDR in different phases of ambitious mitigation: (1) further reducing netCOz or GHG emission levels in near-term; (2) counterbalancing residual emissions to help reach net zeroCOz or GHG emissions in the mid-term; (3) achieve and sustain net-negative COz or GHG emissions inthe long-term.EDF美国环保协会北京代表处21. CDR的定义与分类CDR作为一种负碳技术，是指直接从大气中移除CO2并将其持久封存在地下、陆地、海洋或产品中的一系列技术、实践和方法，包括人为增强的生物、地球化学或化学，但不包括不是由人类活动直接引起的自然CO2移除。CDR分为两类：一是“基于自然的CDR(Nature-based CDR)”，二是“工程CDR(Engineered CDR)”。“基于自然的CDR”是指依靠生物体（如森林、藻类）或自然现象（如风化矿化）从大气中吸收碳，将碳封存在森林、土壤或沿海栖息地，包括造林/再造林、土壤固碳、增强岩石风化矿化、海洋碳封存和生物炭；“工程CDR”是指基于化工方法从大气中捕集CO2，并将其分离后用于商业用途或地质封存，多指BECCS和DACCS（图3）。图 2 | 研究框架CO2移除在碳中和的定位CO2移除技术标准定制中国工程示范中国工程示范CO2移除技术源汇匹配CO2移除技术分类中国CO2移除技术政策国外工程示范国外工程示范CO2移除技术技术成熟度CO2移除技术内涵国外CO2移除技术政策CO2与生物质协同转化利用固体空气捕集技术CO2移除技术环境影响生物质高效转化利用液体空气捕集技术CO2移除技术经济成本碳中和下的CDR技术CDR技术政策 及标准直接空气捕集技术CDR技术发展 面临的挑战生物质能碳捕集 与封存技术CO2移除技术发展 现状、挑战及建议二氧化碳移除（CDR）技术发展现状、挑战及建议 | 执行摘要32. 国内外CDR技术进展与实践“工程CDR”不仅是未来中国减少CO2排放的战略选择，而且是构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。目前，造林/再造林、海洋固碳等“基于自然的CDR”是最具成本效益和可扩展性的CDR技术选择，中国已开展了一系列工作。中国是当今世界最大的森林增长贡献国和新增碳汇国。海洋作为全球一个重要的碳汇，每年约封存全球四分之一的人为CO2排放，目前中国的海洋固碳技术研究尚处于起步阶段。此外，相较于美国、加拿大和欧盟，中国CDR技术资助更侧重于生物炭和土壤固碳。然而由于气候变化和人类干预等原因，“基于自然的CDR”的CO2移除的持久性有限，封存稳定性难以确定，且封存能力会随着时间的推移而饱和（表1），因此图 3 | CDR技术体系表 1 | CDR技术对比分析2CDR技术封存时长封存潜力 （亿吨CO2/年）封存成本 （元/吨CO2） 技术成熟度影响和潜在风险造林/再造林≤数百年50～1000～1800早期应用可能抢占土地资源；增加上游碳排放土壤固碳6～93-300～700早期应用单位土地封存量小，难监测生物碳3～66800～2500早期应用粉尘排放海洋固碳/30～1000/基础研究根本性改变海洋生态系统岩石增强风化矿化上万年20～40350～1400基础研究粉尘排放、能耗需求导致碳排放增加BECCS5～110100～3000示范可能抢占土地资源DACCS50～400700～2400示范高能耗、部分工艺需要水2 数据来源：IPCC. Climate Chan