多样化的二氧化碳去除方法可以减少对能源-水-土地系统的影响|二氧化碳_新浪财经

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原文标题：Diverse carbon dioxide removal approaches could reduce impacts on the energy–water–land system

作者：Jay Fuhrman, Candelaria Bergero, Maridee Weber, Seth Monteith, Frances M. Wang, Andres F. Clarens, Scott C. Doney, William Shobe &Haewon McJeon

第一作者单位：Joint Global Change Research Institute, University of Maryland and Pacific Northwest National Laboratory, College Park, MD, USA

发表期刊：Nature climate change

发表时间：2023

二氧化碳清除（CDR）是所有将气温升高限制在1.5°C以下的计划中的关键工具，但只有少数CDR路径被纳入国际气候政策审议所依赖的综合评估模型中。一套更加多样化的CDR方法可能会对能源-水-土地系统产生重要的效益和成本。该研究使用综合评估模型来评估一整套CDR方法，包括碳捕获和储存的生物能源、造林、碳储存的直接空气捕获、增强风化、生物炭和碳储存的直接海洋捕获。每种方法提供的CDR跨越三个数量级，部署和相关影响因地区而异。

研究使用了全球变化分析模型(GCAM)评估这六种CDR方法在雄心勃勃的缓解下的效果，这些缓解措施与《巴黎气候协定》将本世纪末变暖限制在1.5℃的目标相一致。

研究考虑了三种主要情景，其中(1)不应用气候政策，(2)CO2排放受到限制，以将2100年气温升高限制在1.5℃以下，(3)应用情景2中的1.5℃排放限制，但通过技术和行为的改变，可以实现独立于碳政策的温室气体减排。情景3（“部门强化”）遵循Gambhir等人的1.5℃情景。假设通过降低人口增长、提高能源和材料效率、快速电气化、减少非CO2温室气体、限制生物能源使用和地质储存以及逐步植树造林来减少需求。这种情景代表了减少残余温室气体排放的努力，这些排放必须在以后通过现在扩大的CDR组合来抵消或减少。

图1

在情景1中，温室气体总排放量继续增加，到2100年达到每年80亿吨二氧化碳当量，导致2100年相对于工业化前水平升温约3.5℃。在情景2和情景3中，二氧化碳排放量在2045年左右达到净零，但在本世纪的大部分时间里，所有温室气体的二氧化碳当量总排放量仍为净正。在情景2中，非二氧化碳温室气体占剩余排放的55%，在情景3中占60%。在情景2中，到2050年，总CDR约为每年12亿吨二氧化碳，在情景3中为每年10亿吨二氧化碳(图1)。与情景2相比，情景3中假定的生物能源限制减少了BECCS的份额，增加了DACCS和土地利用负排放的份额。与情景2相比，情景3中较低的DACCS和BECCS部署(特别是在本世纪下半叶)到2100年累计减少了16%的CDR量。与2050年的情景2相比，情景3还减少了大约2倍的地质碳储存率，其中来自化石电力的CCS减少幅度最大。

图2

CDR部署对能源系统的影响在场景2和场景3中分布不均匀(图2b.c)。在情景2中，BECCS占一次能源总量的20%以上在中美洲、墨西哥和欧洲国家的消费。在南美洲东北部和巴西，用于CDR的电力和天然气占最终能源消耗的2%以上，在南美洲和中美洲、美国和中亚的其他地方所占比例较小。情景3降低了BECCS占一次能源的比例，但增加了所有地区用于CDR的消费能源使用占最终能源的一部分。

图3

生物炭农田集中在印度和东南亚，因为这些地区的农田面积已经很大，而且气候温暖潮湿，因此施用生物炭时产量的增幅最大。欧洲、北美中部平原、撒哈拉以南非洲和南美洲南锥体地区也有大量计划使用生物炭的农田。预计生物能源农田对北欧和东欧、美国南部大平原和南美东海岸的土地利用影响最大，在情景2中，所有这些地区至少有10%的土地面积用于生物能源作物种植。森林土地覆盖在大多数地区保持相对稳定，但在北美、欧洲、俄罗斯和东南亚热带的一些温带和寒带地区减少1%至10%，热带中非、印度和巴西内陆的森林面积也有类似的增加(图3b-d)。

生物能源作物灌溉在CDR部署的水影响中占主导地位，在情景2中占全球用水量的3%。在情景3中，这一百分比约为1%，主要是由于对生物能源和相关灌溉的假定限制。在两种1.5°C情景中，DOCCS与海水淡化相结合可提供高达70%的淡化水需求，并且相对于无气候政策情景，淡化水总产量有所增加。这是因为碳去除补贴使该技术比不与DOCCS配套的海水淡化技术更具经济吸引力(图4a)。CDR推广对区域水资源的影响是不均匀的:在俄罗斯、美国、墨西哥和阿根廷，生物能源作物灌溉、BECCS冷却水和DACCS工艺用水占用水量的10%以上(图4b)。在干旱的西奈半岛和阿拉伯半岛、智利北部以及地中海和里海沿岸，淡化水占总取水量的很大一部分(2-9%)(图4c)。

综上，研究结果表明，在1.5℃的全球气候目标下，各种CDR方法的组合各自贡献的清除量差异很大，二氧化碳排放量从每年百万吨到十亿吨不等。雄心勃勃的跨部门努力减少残余温室气体排放，减少但不消除对CDR的要求。这在很大程度上是由非二氧化碳温室气体驱动的，在所有情景下，到2050年，每年约有10亿吨二氧化碳的CDR抵消其年二氧化碳当量排放量的90%以上。因此，非二氧化碳温室气体是未来负排放要求的一个关键组成部分，迄今为止，它的评估不足，即使所有剩余的二氧化碳排放都可以归零。为非二氧化碳温室气体的缓解和消除开发技术和改进IAM框架，可有助于使解决方案进一步多样化。逐步减少化石燃料，避免过度依赖任何一种CDR途径(以及更普遍的地质碳储存)，可以在任何一种CDR途径未能如预期实现的情况下降低风险。

来源：E文载道

(环境生态网)

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