如何滿足精準碳核算之需求

看似科幻小說的機器能夠從大氣中吸取碳排放，但這是幾種二氧化碳去除（CDR）技術中的一種，預計將有助於到2050年實現淨零排放。雖然減少排放是當前的重點，CDR最終將解決來自重工業和農業等部門的“剩餘排放”，這些部門可能無法完全去碳化，而成本又過高。直接空氣捕集和儲存（DACS）、生物質碳去除與儲存（BiCRS）以及礦物化技術等技術提供了一些有前景的方法來實現這一目標，通過長期去除並儲存二氧化碳。

儘管CDR的購買量持續增長，但根據美國能源部洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）的兩位科學家科林·斯科恩（Corinne Scown）和薩拉·諾達爾（Sarah Nordahl）的說法，一個關鍵問題仍然存在：目前沒有標準化的方法來確定這些項目實際去除多少碳。

在《One Earth》期刊發表的新論文中，斯科恩和諾達爾與來自勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、國家可再生能源實驗室及加州大學伯克利分校的同事們提出了解決這一問題的方案。他們概述了一個碳核算框架的基本原則，提供幫助核算各種CDR項目內部所有排放的研究方法。最終目標是使用CDR和碳信用的買家能夠確切了解他們支付的內容，並建立信任，確保今天的CDR發展將導致未來可以持續去除大氣中的二氧化碳的技術，特別是在最需要的時候。

在這次問答中，斯科恩和諾達爾討論了他們的碳核算框架的基本原則，以及如何利用該框架評估CDR技術在實現二氧化碳從大氣中轉移到穩定儲存中的淨流動效果。

科林·斯科恩是伯克利實驗室能源分析與環境影響（EAEI）部門的資深科學家。

薩拉·諾達爾是伯克利實驗室EAEI部門的博士後研究員。

問：為什麼準確量化和評估二氧化碳去除（CDR）項目的影響至關重要？目前這種分析是如何進行的？

科林·斯科恩（Corinne Scown）：有很多公司，顯然希望減少其溫室氣體排放的影響，但對其供應鏈的控制有限。例如，如果我在一家公司的運營中希望實現碳中和，僅透過改善我們自己的操作來做到這一點並不切實際。電力網不會一夜之間改變，可再生燃料和電動車並不總是可用於運輸，某些工業過程仍然非常難以去碳化。歷史上，公司都轉向碳抵消，即他們為經濟中其他地方的減排支付費用，然後將這些減排“計入自己的帳冊”。然而，碳抵消因多種原因未能履行其承諾而發展出了混合的聲譽（姑且如此）。這就是為什麼二氧化碳去除日益受到關注的原因。像直接空氣捕集等CDR項目，通過物理方式去除空氣中的CO2並將其儲存，更加可追溯且可驗證。但我們需要考慮過程中使用的能量，並確定CO2的淨去除，以確保公司為其投資獲得實際價值。這篇論文討論了不同的核算標準，並旨在為特定於CDR的碳核算設置一個嚴格的框架。

薩拉·諾達爾（Sarah Nordahl）：減排和二氧化碳去除都是應對氣候變化所必需的。然而，這兩種氣候變化解決方案之間存在區別。減排必須首先進行——我們必須儘可能減少排放。但將始終會有難以減排的排放，例如來自農業土壤的N2O，我們無法完全控制。CDR用來補償這些剩餘的排放，並且也針對工業化帶來的歷史排放。為了使CDR技術在需要時能夠準備好進行大規模部署，我們現在需要對研究和開發進行投資。這就是為什麼準確量化它們的有效性和潛力至關重要。目前大多數分析依賴或基於生命週期評估（LCA），該評估評估總的溫室氣體足跡。相比之下，碳核算CDR應該使用更嚴格的框架來區分減排和實際去除。這個框架正是我們論文的主題。

問：這篇《One Earth》論文描述了一個新的二氧化碳去除核算框架。您能描述一下這個框架及其如何改善現有方法嗎？

科林·斯科恩（Scown）：我們的框架使用廣泛的系統邊界以避免誤導性結果。例如，如果一個設施同時使用化石燃料和生物質，我們不能僅僅關注捕獲的生物源二氧化碳。我們還需要考慮燃燒化石燃料所產生的排放。你可能減少了排放，但如果整個項目仍然是淨排放者，那就不算作二氧化碳去除。這篇論文強調了減排和去除之間的區別，並主張一個碳核算框架，僅反映從大氣中實際去除的碳，而不僅僅是減排。這與生命週期評估（LCA）不同，後者同時對減排和去除給予信用，這可能會模糊兩者之間的界限。

薩拉·諾達爾（Nordahl）：我們提出的框架可以用來確定一個CDR項目是否實現了二氧化碳從大氣轉移到持久儲存的淨流動。與LCA不同，後者可能因避免排放或生產副產品而獲得信用，我們的框架在量化去除時排除了這些信用。我們還主張擴大系統邊界——考慮所有上游排放，即使是像玉米秸稈這樣的廢物產品。通過擴大系統邊界，我們可以區分導致淨去除的過程與從上游過程中減少排放的過程。

問：這一核算框架可以如何應用於實際的CDR項目？

科林·斯科恩（Scown）：讓我們以直接空氣捕集（DAC）為例。在DAC項目中，二氧化碳從空氣中捕獲、壓縮，並存儲在地下。我們的框架確保我們計算與此過程相關的所有排放，例如捕獲和儲存所需的能量。如果該項目使用可再生能源，則可以實現非常高的淨二氧化碳去除率。如果涉及化石燃料，則需要從總去除的碳中扣除這些排放，從而提供項目實際影響的更清晰圖景。

薩拉·諾達爾（Nordahl）：對於生物質碳去除與儲存（BiCRS）系統，框架將考察生物質原料的整個生命周期——從其生長開始，經過加工，最終到其儲存。根據我們的框架，要使BiCRS系統實現淨去除，所去除並儲存的碳必須超過因種植、收穫、運輸和轉化生物質所產生的排放。這一原則同樣適用於農業殘留物等廢物產品。例如，如果BiCRS原料是玉米秸稈，則玉米種植的全部負擔將包含在我們的框架中。對於廢物原料，如果這些廢物本來將提供一些碳去除和儲存的好處，那麼我們的框架中僅計算由於CDR介入而增加的儲存。

問：在推動此框架的採納方面，下一步是什麼？

科林·斯科恩（Scown）：下一步是與CDR行業的主要利益相關者合作——項目開發者、政府和投資者。我們剛剛共同舉辦了一個非常有成效的工作坊，讓相關人士聚集在同一個房間中，精煉框架並獲取最終使用者的反饋。CDR在滿足我們的氣候變化減緩目標中扮演著重要角色，我們希望確保為所有試圖推動該行業增長的實體建立一個平等的競爭環境。長期收益是更可靠的碳去除市場。隨著行業的增長，我們需要一種可靠、透明的方式來測量和驗證每個項目的環境影響，而這一框架正提供這項服務。

薩拉·諾達爾（Nordahl）：廣泛的採納將依賴於公私部門的支持。該框架需要在不同類型的CDR項目中進行測試，以確保其適應性和有效性。從長遠來看，其利益是顯著的——這將有助於為行業標準化，提高碳信用的可信度，並鼓勵對高質量CDR項目的更多投資。這也將幫助政策制定者和公司更有信心地將其努力與淨零目標對齊。

問：未來需要什麼才能進一步推動二氧化碳去除技術的普及？

科林·斯科恩（Scown）：我們需要的最大因素之一是更清潔的能源供應鏈。許多CDR技術，如直接空氣捕獲（DAC），需要大量的能量。當電網變得更加去碳化時，這些技術的凈去除效果將會顯著改善。此外，我們需要持續的研究和開發，以降低成本並提高效率。強有力的政策支持和財務激勵也是關鍵，以確保這些技術能夠及時擴展，對氣候目標產生真正的影響。

薩拉·諾達爾（Nordahl）：許多CDR技術的有效性依賴於更廣泛的減排努力，特別是在能源去碳化方面。隨著這些變化的發生，CDR技術將有更好的機會實現其全部潛力。進一步的採納還將取決於建立健全的CDR信用市場，並確保買家可以信任他們所購買的產品代表真實且可驗證的碳去除。政策框架需要發展，激勵這些技術的開發，還需要對基礎設施進行更多投資，以支持CDR項目的擴展。公眾意識亦至關重要；人們對CDR在實現氣候目標中的作用理解得越多，這些技術將獲得越多的支持。

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洛倫斯伯克利國家實驗室（Berkeley Lab）致力於通過清潔能源、健康地球和發現科學的研究來為人類提供解決方案。該實驗室成立於1931年，基於團隊能最佳解決重大問題的信念，伯克利實驗室及其科學家已獲得16項諾貝爾獎。來自全球的研究人員依賴該實驗室的世界一流科學設施進行他們的開創性研究。伯克利實驗室是一個多計畫國家實驗室，由加利福尼亞大學管理，隸屬於美國能源部的科學辦公室。

美國能源部的科學辦公室是美國物理科學基礎研究的最大單一支持者，並致力於應對我們時代的一些最緊迫的挑戰。部分資料參考自美國能源部與美國NSO團隊。