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将全球气温升高范围控制在2摄氏度以下需要雄心和果断的行动。生物质能源碳捕集和封存（BECCS）等进步越来越多地被视为改变游戏规则的负排放技术（NET）。
当谈到减少温室气体排放和从大气中去除CO2的技术进步时，世界各地正在部署和测试几种工艺、方法和技术解决组合方案。
生物质能源碳捕集和封存（BECCS）技术是脱碳竞赛中的一颗银弹吗？为了回答这个问题和其他问题，本文将探讨BECCS的概念，它的一些优点和缺点，以及它在向低碳经济转型中的作用。
在深入研究BECCS之前，让我们简单定义一下负排放技术（NET）。从本质上讲，NETs或
负排放技术指的是可能从大气中去除和封存CO
2
的技术集合
。
负排放技术（NET）越来越重要，由于其对地球和水生态系统的影响，它们也被称为可以
增强自然碳汇
的技术。
●
图1. NET技术（图片来源：Jan C Minx et al. 2018）
NET包括众所周知的技术类别，如造林和再造林、土壤碳封存、生物炭、直接空气捕集，甚至海洋施肥（见图1）。
NET越来越被视为将气候变化控制在2摄氏度以下的最重要选择，而BECCS是生物能源和碳捕集与封存技术的结合，也是这一群体的一部分。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）等全球机构强调了BECCS作为一种
重要的净负排放解决方案
，在不同气候变化缓解方案中的作用。
然而，尽管它们有特定解决方案的潜力，但每一种选择都代表着挑战，并不是只有一种特定的净排放量才能可持续地将变暖保持在所需的
阈值以下
。
但负排放技术（NET）的结合很可能对实现气候目标做出重大贡献。当然，这可以通过在需要的地方，部署所需要规模的具有成本效益的解决方案来实现。此外，维持不意味着环境和社会权衡的运营条件。
既然我们了解了负排放技术（NETs）的基本知识，我们就可以更好地理解什么是BECCS，并探索为什么这种解决方案可以实现净零，或在低碳能源供应方面具有巨大潜力。
一般来说，生物质能源碳捕集与封存，或简称之为Bio-CCS或BECCS，被定义为
从生物质中产生能量，然后在碳捕集技术的帮助下重新捕集CO
2
后，将CO
2
运输到地质储层封存的过程。
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图
2. BECCS的概念（图片来源：Jasmin Kemper，2018）
BECCS涉及从生物来源捕集CO2，并将其
永久封存在某种储层中
的任何能量途径。
这意味着，通过光合作用结合在生物质中的碳对能源生产有价值，然后通过燃烧、发酵或气化将其转化为能源，并通过使用碳捕集与封存技术（CCS）防止在这些过程中产生的CO2流回大气中。
CO2在压缩液态的情况下，被封存在包括咸水层或枯竭的油气田在内的地质储层中（见图2）。在理想的情况下，这是一个净零去除的过程。
政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告（AR5）第6章强调了一个事实，即全球和国家能源系统的大规模变化，对于未来大幅降低大气中CO2水平至关重要。
在这一紧迫性框架下，已经对116种情景进行了建模，以预测40种不同解决方案的可能影响。
考虑到2100年大气浓度水平在430-480 ppm CO2eq之间，这些情景与将升温限制在2摄氏度以下的概率大于66%一致。
然而，根据AR5的说法，当BECCS在世界各地的部署达到相当大的比例时，
大多数缓解方案都是可行的
。
总的来说，这些模型是近似的，但它们表明，满足2摄氏度标准所需的BECCS数量应在2100年的0 EJ yr-1（艾焦/年）至561 EJ yr-1之间（见图3）。
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图
3. 综合评估建模场景（图片来源：IPCC（AR5））
现在，这到底意味着什么？有几种估计可以解释BECCS在实现所需负排放方面的作用。
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—假设使用高产能源作物作为原料，BECCS可能在2100年产生3.3 Gt Ceq yr−1（330亿吨/年碳排放量）的负排放，则
需要约380-7000万公顷的土地面积
。这一减排量相当于当前人类占用的净初级生产力（NPP）的21%（2000年为15.6 Gt C yr−1），或全球潜在NPP总量的4%。
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—另一方面，假设生长期的平均碳吸收量为3.4 t Ceq ha−1 yr−1（3.4吨碳/公顷年），则计算的AR（IPCC）面积为~320和~970 Mha（百万公顷），分别相当于2100年去除的1.1和3.3 Gt C yr−1。
简单地说，这意味着需要可持续部署约3.3 Gt C yr−1的BECCS，以保持在建议的
低于2摄氏度目标
（430–480 ppm CO2eq）范围内，
需使用约320至970Mha的土地面积
。
到现在为止，一直都还不错。但从数字来看，这意味着
有大量的土地用于生产生物质
。
例如，2000年的
总农业用地面积约为4.96亿公顷，可耕地和永久作物面积约为1.52亿公顷
，因此BECCS的面积（380–700亿公顷）占当前可用农业用地的7-25%。
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图
4. 2摄氏度和1.5摄氏度缓解情景下对生物能源作物和具有生物质能源碳捕集与封存（BECCS）的土地需求（图片作者：Creuzig等，2021）
正如Smith等人所解释的，
BECCS的土地利用强度相当高
，在使用森林残留物作为BE原料的情况下，其值范围为~1–1.7 ha t−1 Ceq yr−1，在使用专门种植的能源作物的情况下为~0.6 ha t−2 Ceq yr-1，以及0.1–0.4 ha t−3 Ceq yr1。（见图4）。
因此，在大面积的生产性土地上使用BECCS预计会
影响
可用于粮食或其他生物能源生产以及生态系统服务的
土地数量
，也会
对水资源造成巨大压力
，可能会
影响生物
多样性
。
从经济角度来看，研究表明，假设碳税约为100美元/吨CO2的AR5情景足以促进大规模BECCS项目部署。
例如，到2030年，362亿美元和294亿美元分别代表了全球扩大BECCS生产技术的平均投资估计。
扩大BECCS能力的行动正在进行中
。
全球有20多个项目正在开发中，这些项目正在接受投资。国际能源署IEA表示，
2022年，欧洲创新基金纳入了BECCS项目
，以扩大这项技术的能力。
这个BECCS@STHLM瑞典废物转化能源项目（6.75亿美元 ），以及法国K6 Lumbres水泥厂（2.85亿美元）是大规模BECCS的两个例子。
并不是所有的事情都是坏消息。毕竟，
BECCS在实现气候目标方面具有巨大潜力
，其成功与否取决于土地管理是如何进行的，以及监管框架是如何创建、加强和实施的，这样土地用于此类技术就不会超出地球的界限。
请记住，在一个人口不断增长的世界里，粮食生产仍然是关键。同样，整个价值链都需要监测、报告和非常有力的核查程序，因为它们对于核查清除质量和生物量的生产方式是必不可少的。
BECCS在支持将全球气温限制在2摄氏度以下的努力方面发挥着重要作用。然而，
这并不是我们唯一的解决方案
，也不应该作为一条独特的途径来部署，因为它对水和农田的巨大需求。
尽管实施成本似乎是可行的，但该解决方案应该有局限性，因为其扩展可能会导致投资冲突，主要
将资金集中在BECCS等技术上
。
可以考虑混合使用更广泛的技术。有趣的是，BECCS是缓解生产不可持续能源影响的众多选择之一，并且当在特定的区域考虑下建立适当的条件时，可以
产生积
极的社会经济影响
。
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来源：负碳能源
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