2022年11月在埃及沙姆沙伊赫举行的联合国气候变化缔约方大会（COP27）上，由美国、欧盟委员会、日本、英国和挪威组成的国家政府联盟宣布了一项全球协调计划，该计划拟投资数十亿美元用于示范项目，实现二氧化碳去除（CDR）技术的提升。他们的创新任务启动台（Mission Innovation Launchpad）的目标是到2025年，在世界各地建立多个直接空气捕集（DAC）中心，每年每个中心能够直接从大气中清除至少1000 t二氧化碳[1]。

在该计划提出之前的一年，一系列旨在提升CDR技术的政策以及资金扶持相继出台。2022年4月，一个由谷歌、Meta、Shopify和Stripe等硅谷公司组成的联盟做出了一项预先市场承诺，承诺投资9.25亿美元用于维护碳清除信用[2]。同月，来自世界各地的15个团队在XPRIZE碳清除竞赛中获得了由Elon Musk及马斯克基金会颁发的首批100万美元的碳清除奖金，另外8000万美元预计将在2025年颁发[3]。2022年8月，美国《通胀削减法案》成为法律，进一步加大了对碳清除、捕集和封存的税收抵免力度[4]。11月，《2022年碳清除与排放储存技术法案》（CREST法案）提交至美国众议院，此前6月份参议院也拟定了一个版本；该法案旨在加大美国能源部在CDR发展方面的力度[5]。12月，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）应声提出一份报告草案，称CDR对气候目标的实现“至关重要”，并对NOAA扩大CDR战略方面的策略进行了概述[6]。

“近期在碳清除方面的投资已经打破了纪录。”专注于CDR的非营利性行业协会碳商业委员会（Carbon Business Council，位于美国华盛顿特区）的执行董事Ben Rubin表示，“这些资金有的来自风险投资，有的来自慈善投资以及政府和企业支持。”

Rubin表示，这些资金以及越来越多的关注在很大程度上是由于研究气候变化的科研人员们正在形成一个共识，即削减碳排放的速度并不能阻止未来几十年内预期的全球温度上升可能造成的毁灭性后果，这就需要CDR与减排这项关键工作同步进行（图1）。一份由联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2022年4月发布的报告首次用了一整章对CDR进行描述。报告强调该技术是平衡碳排放以及实现本世纪中叶大气二氧化碳减排目标的一个必要组成部分[7]。然而，该报告并没有对任何具体的CDR技术进行认可。CDR方案包括植树、湿地恢复以及在燃烧植物物质后吸走释放出的碳。但DAC技术被认为是最具扩展性的CDR技术，它可以在地球的任何地方直接从空气中过滤二氧化碳，然后将捕集的碳封存在岩石、矿物、土壤、合成材料或海洋深处等（图2）[8‒9]。

《图1》

图1 目前大多数研究气候变化的科学家均认同，即使快速且大幅减少温室气体的排放，碳清除技术（绿色）也是必须的，只有这样才能将全球升温幅度控制在2 ℃以内（红线），并于本世纪末实现二氧化碳的总负排放。注：F-gases:氟化气体。来源：英国皇家工程院（公共领域）。

《图2》

图2 艺术家绘制的加拿大不列颠哥伦比亚省斯阔米什正在建设的DAC试点工厂插图，该工厂由一家位于加拿大不列颠哥伦比亚温哥华市的脱碳公司Carbon Engineering建设，该公司致力于将DAC技术推广转化为世界各地的大型商业设施。来源：Carbon Engineering（公共领域）。

不过，DAC技术还远远没有达到实现其既定目的的程度（图3）[8]。IPCC估计，要想将全球温度上升幅度限制在1.5 ℃以内（2016年世界各国领导人签署的《巴黎协定》中提出的目标），就必须从大气中去除总计数千亿吨的二氧化碳[10]。然而，截至2022年9月，全球在运营的DAC工厂有18家，每年也仅仅捕获总计约1万吨二氧化碳[11]。Pritzker可持续发展教授、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校碳管理研究所所长Gaurav Sant说：“如果用一个词来形容现在的碳清除领域，那就是‘新生领域’。相比重大的产业规模进步，该领域担负着更多的期许和雄心。”

《图3》

图3 近年来，全球各地的DAC设施从大气中直接过滤二氧化碳的能力已大大增加，但与要实现本世纪末制定的气候变化目标需要的能力相比，依旧相形见绌。来源：国际能源署（CC BY-SA 4.0）。

在Sant的领导下，位于洛杉矶的创业公司CarbonBuilt在2022年举办的XPRIZE碳竞赛（与马斯克基金会主办的XPRIZE碳清除竞赛不同）中赢得了750万美元[12]，该竞赛由NRG Energy公司（美国得克萨斯州休斯顿）与加拿大油砂创新联盟（COSIA，阿尔伯塔省卡尔加里）联合主办。该竞赛向研究人员发起的挑战是将二氧化碳排放物转化为可用产品。在2020年的一个示范项目中，CarbonBuilt公司利用Sant及其同事开发的在混凝土中注入和永久封存二氧化碳的方法，成功对美国怀俄明州一家煤电厂的排放物进行了捕集[12]。

Sant并没有过分执着于一种方法。最近他还成立了初创公司SeaChange（美国加利福尼亚州洛杉矶），以他与同事们开发的技术为基础，通过将二氧化碳以溶解的碳酸氢盐和固态石灰石的形式封存到海水中来捕集二氧化碳。2022年8月，在新加坡举办的宜居挑战赛（Liveability Challenge）中，SeaChange赢得了735 000美元，该比赛由淡马锡基金会赞助[13]。2022年10月，SeaChange宣布，两个对该技术进行测试的试点系统将于2023年年初开始运行，试点系统之一设在洛杉矶，另一个设在新加坡[14]。Sant说：“现成的好想法很多，但我们还不清楚哪一个最有效。”

Sant表示，捕集二氧化碳并将其封存在许多化合物中的化学知识众所周知。他说：“现在这项技术更像是一个工程挑战，而不是一个科学挑战。” 最近的一份报告预测，想通过从大气中清除足够的二氧化碳的方式来减缓全球变暖，需要全球CDR行业在2050年达到同目前石油和天然气行业同等规模大小[15]。研究人员和商业企业必须弄清楚哪些方法可以使该行业发展到这一规模，同时保证成本效益和能源效率。Sant说：“从空气中获得碳的方法就这么几种，并且一旦被捕获成功，碳的处理方式也就那么几种，所以这些方法很多都存在概念上的相似性。差别在于完成这些步骤时的能源效率和成本效益，以及最终能够达成的规模大小。”

这便是为试点和示范项目提供资金支持的关键所在，在COP27会议上宣布创新任务启动台时各政府间决策者也对这一点进行了强调。该计划通过在全球范围内建立示范项目，将各项目置于不同的环境中，采用不同方法进行实践，最终对最有效的技术进行确定。美国能源部部长Jennifer Granholm [16]说：“这将帮助我们让技术发挥作用，并将技术从示范推向市场应用。”

所有这些都需要在短时间内迅速实现。“我们不能用30年时间来做这件事。”美国能源部负责化石能源和碳管理的副部长Brad Crabtree说道，“我们必须压缩现有的时间表，因此示范项目就变得至关重要。我们必须通过展示项目在技术和商业上的可行性来为市场和投资者们树立信心。”[17]。为此，2022年5月签署的美国《两党基础设施法案》（Bipartisan Infrastructure Law）将提供35亿美元用于资助美国四个区域性DAC中心，但中心的地点和具体使用的技术尚未确定[15]。同时，几个由私营部门资助的大型DAC工厂正在建设中。例如，石油巨头西方石油公司（Occidental Petroleum）目前正在得克萨斯州建设碳捕集项目，公司声称其将是迄今为止最大的碳捕集项目[18]。

随着CDR项目数量以及多样性的增加，专家们也强调有必要建立相关标准对不同方法进行比较 [19]。为了满足这一需求，2022年11月7日，美国能源部宣布征集资金，用于对与CDR报告和测量有关的项目进行对口支持，资金来源为《两党基础设施法案》[20]。“目前碳清除生态系统中最重要的话题之一是围绕测量、报告和验证进行。”Rubin说道，“当有人声称他们的系统可以从大气中去除一吨二氧化碳并将其封存起来时，我们需要能够对这一吨的数量进行核实，并确定其可封存的时长。”

随着新的资金开始通过直接研究支持以及碳清除税收抵免的形式流入该领域，从基础科学家到商业企业的每个人均看到CDR正在加快发展步伐。美国太平洋西北国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，美国华盛顿州里奇兰市）的研究化学家Todd Schaef长期从事利用玄武岩岩层封存二氧化碳的工作，他表示，人们现在对他这一工作的兴趣激增。“十年前这份工作还有点儿小众，但现在它已经真的走到前台。我每周都会接到来电，询问关于该项工作的更多信息。”Schaef说道，“越来越多的关注与资金支持也让我们能够将那些已经沉睡了十年的项目重新推进。”

2013年，Schaef和同事便开始了碳封存技术的现场试验验证，他们将1000 t二氧化碳注入了美国华盛顿州瓦卢拉的一个玄武岩层[21]。该团队积累了长达九年的关于被封存碳稳定性的数据，并在2022年年初获得了美国能源部的新资助。目前他们正在与学术界和行业合作伙伴开展协作，在明尼苏达州中部建立一个新的试验基地[22]。与现在世界各地陆续出现的其他几十个试点和示范项目一样，这个新设施旨在对其特定技术在减缓全球变暖方面的潜力进行测试。“解决方案肯定不止一种。”Schaef说道，“大气层中仍然存在着大量的二氧化碳需要我们去清除，而这需要所有人的共同努力。”