溫室氣體移除介紹，從淨零到負碳，GGR值得關注！

目錄

溫室氣體移除的基本概念

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的報告，要將全球升溫控制在1.5°C以內，除了大幅減少溫室氣體排放外，還需要大規模實施溫室氣體移除。這些技術在未來數十年內將扮演至關重要的角色，特別是在能源、工業和農業等難以實現零排放的部門。

溫室氣體移除不僅是應對氣候變遷的關鍵策略，更是實現「淨零排放」和「負碳排放」目標的核心技術支柱。隨著各國淨零承諾的增加和碳中和政策的實施，溫室氣體移除技術的發展正獲得前所未有的關注和投資。

溫室氣體移除的科學原理

溫室氣體移除技術的核心原理是打破全球碳循環的平衡，通過人為干預將大氣中的溫室氣體（主要是二氧化碳）捕捉並長期封存。這些技術可以利用自然過程，如光合作用，也可以通過工程和化學方法實現。

從科學角度來看，溫室氣體移除的有效性取決於三個關鍵因素：

1. 額外性（Additionality）：確保溫室氣體移除活動帶來的碳減排是額外的，即若沒有這些活動，這些減排不會自然發生。
2. 持久性（Permanence）：移除的溫室氣體必須長期穩定地存儲，防止重新釋放到大氣中。不同的溫室氣體移除方法提供的碳存儲時間從數十年到數千年不等。
3. 可測量性（Measurability）：能夠精確測量和驗證溫室氣體移除的數量和效果，這對確保其在碳市場中的可信度至關重要。

值得注意的是，雖然大多數溫室氣體移除技術主要針對二氧化碳，但部分方法也可以應對甲烷、氧化亞氮等其他溫室氣體。隨著科學研究的深入，我們對溫室氣體移除過程的理解和技術的優化也在不斷提升。

溫室氣體移除技術類型

溫室氣體移除技術多種多樣，可以大致分為自然型和技術型兩大類。這些技術在成熟度、成本、規模潛力和環境影響等方面存在顯著差異。

從淨零排放到負碳：概念解析

「淨零排放」和「負碳排放」是討論氣候行動時的兩個關鍵概念，而溫室氣體移除技術在實現這兩個目標中扮演著核心角色。

淨零排放

淨零排放（Net-zero emissions）指的是在特定時期內，人類活動向大氣中排放的溫室氣體總量等於從大氣中移除的溫室氣體總量，實現排放與移除的平衡。根據《巴黎協定》，全球需要在2050年左右實現淨零排放，才能將全球升溫控制在1.5°C以內。

淨零排放不等於零排放。對於那些難以實現完全零排放的部門（如航空、水泥和鋼鐵生產等），溫室氣體移除技術提供了抵消其剩餘排放的途徑。因此，溫室氣體移除已成為各國和企業淨零戰略的重要組成部分。

負碳排放

負碳排放（Negative emissions）指的是從大氣中移除的溫室氣體量超過排放量的情況。在多數氣候情境中，要將全球升溫限制在1.5°C以內，不僅需要實現淨零排放，還需要在本世紀下半葉實現全球負碳排放，以抵消過去累積的過量排放。

實現負碳排放需要大規模部署溫室氣體移除技術，尤其是那些能夠提供長期、穩定碳封存的技術，如DAC、BECCS和增強岩石風化等。隨著技術進步和成本下降，溫室氣體移除的規模有望從當前的每年數百萬噸增長到2050年的每年數十億噸。

碳預算與溫室氣體移除

碳預算（Carbon budget）是指為了將全球升溫控制在特定水平（如1.5°C或2°C）而能夠排放的溫室氣體總量。根據IPCC的估計，要有66%的機率將升溫控制在1.5°C以內，全球剩餘碳預算約為4000-5000億噸二氧化碳。

隨著時間推移和排放持續，全球碳預算正在迅速消耗。溫室氣體移除技術可以通過從大氣中移除二氧化碳來「擴大」碳預算，為世界贏得更多時間進行能源轉型和減排。然而，過度依賴未來的溫室氣體移除技術而延遲當前的減排行動存在巨大風險，因為這些技術的大規模部署仍面臨諸多不確定性。

全球溫室氣體移除倡議與政策

隨著溫室氣體移除的重要性日益凸顯，全球各國政府和國際組織正在制定相關政策和倡議，以促進溫室氣體移除技術的發展和部署。

國際政策框架

《巴黎協定》為溫室氣體移除提供了重要的政策背景，其中第4條明確指出，各國應努力實現溫室氣體排放與移除的平衡。聯合國氣候變化框架公約（UNFCCC）下的碳交易機制也為溫室氣體移除活動提供了潛在的融資渠道。

此外，IPCC的多份報告強調了溫室氣體移除技術在實現氣候目標中的關鍵作用，推動了各國對這些技術的研究和投資。聯合國環境規劃署（UNEP）也發布了多份關於溫室氣體移除的報告，提供政策建議和最佳實踐指南。

區域和國家政策

歐盟已將溫室氣體移除納入其「歐洲綠色協議」和「Fit for 55」氣候政策包中。其中，「碳封存認證框架」（Carbon Removal Certification Framework）旨在建立統一的標準來測量、報告和驗證溫室氣體移除活動，為未來的碳移除市場奠定基礎。

美國政府通過《通膨削減法案》（Inflation Reduction Act）提供稅收抵免（45Q稅收優惠）支持碳捕捉和溫室氣體移除項目，對於直接空氣捕捉技術，稅收抵免高達每噸二氧化碳180美元。此外，美國能源部還設立了「碳負排放示範項目」，投資超過35億美元支持大規模溫室氣體移除技術的開發和部署。

英國政府發布了「溫室氣體移除戰略」，目標是到2030年每年部署至少500萬噸的工程溫室氣體移除能力。該戰略包括建立溫室氣體移除示範計劃、開發監測和驗證框架，以及設計支持機制等多項措施。

企業和私營部門倡議

多家科技巨頭（如微軟、Stripe、Shopify、Google）已宣布投資溫室氣體移除技術，以實現其氣候承諾。其中，微軟承諾到2050年抵消其歷史碳排放，並設立了10億美元的氣候創新基金，重點支持溫室氣體移除技術。

Frontier是由Stripe、Shopify、Meta等公司聯合發起的前沿氣候科技採購聯盟，承諾在2022年至2030年間購買價值9.25億美元的溫室氣體移除服務，為早期技術提供市場確定性。此外，碳移除合作項目（Carbon Removal Partnership）、First Movers Coalition等行業聯盟也在積極促進溫室氣體移除技術的發展和商業化。

溫室氣體移除技術比較

不同的溫室氣體移除技術在成熟度、成本、規模潛力、永久性和協同效益等方面存在顯著差異。下表對主要溫室氣體移除技術進行了系統比較：

從上表可以看出，沒有任何一種溫室氣體移除技術能夠完美解決氣候問題。每種技術都有其優勢和局限性，因此多元化的溫室氣體移除技術組合可能是最佳選擇。根據地理位置、資源稟賦、政策環境和發展階段的不同，各國和地區可以優先發展最適合自身條件的溫室氣體移除技術路徑。

溫室氣體移除的挑戰與限制

儘管溫室氣體移除技術前景廣闊，但其大規模部署仍面臨諸多挑戰和限制。

技術挑戰

大多數技術型溫室氣體移除方法尚處於早期開發或示範階段，尚未實現大規模商業化。直接空氣碳捕捉（DAC）等技術的能源需求高，需要大量可再生能源支持才能實現真正的負排放。此外，碳封存選址和監測也面臨技術挑戰，需要確保捕捉的碳能夠安全、永久地存儲，不會泄漏回大氣。

經濟挑戰

目前，大多數溫室氣體移除技術的成本仍然較高，從每噸二氧化碳10美元到600美元不等，遠高於現行碳價。缺乏明確的經濟激勵機制和市場需求是阻礙這些技術規模化的主要因素。雖然預計隨著技術進步和規模效應，成本將大幅下降，但仍需要初期的政策支持和投資來推動這一進程。

資源限制

多種溫室氣體移除技術競爭有限的資源，如土地、水和生物質。例如，大規模造林或BECCS可能需要大量土地，與糧食生產和生物多樣性保護產生競爭。此外，一些技術（如增強岩石風化）需要開採和運輸大量礦物，可能帶來環境影響和資源消耗。

監測、報告和驗證挑戰

準確測量和驗證溫室氣體移除的數量和永久性是建立碳信用和市場的基礎，但這在實踐中面臨諸多挑戰。例如，土壤碳變化緩慢且空間異質性大，難以準確測量；自然溫室氣體移除方法容易受氣候變化、自然災害等因素影響，碳存儲的永久性難以保證。

治理和倫理挑戰

大規模部署溫室氣體移除技術涉及複雜的治理、責任和公正問題。誰應該為溫室氣體移除買單？如何確保技術部署不會加劇現有的不平等或產生新的環境問題？如何平衡當前減排與未來溫室氣體移除的關係？這些問題需要透明、包容的治理機制和社會對話來解決。

道德風險

過度依賴未來的溫室氣體移除技術可能導致道德風險，即削弱當前減排的緊迫性和決心。一些批評者擔心，溫室氣體移除可能成為某些排放大國和企業延遲轉型的「藉口」。為避免這種風險，需要明確溫室氣體移除是減排的補充而非替代，並在氣候政策中為兩者設定獨立的目標。

未來發展與創新方向

溫室氣體移除技術正處於快速發展階段，未來可能出現多個創新方向和突破，顯著提升這些技術的效率、降低成本並擴大應用範圍。

材料科學突破

開發新型高效二氧化碳吸附材料，如改進的胺基吸附劑、金屬有機骨架（MOFs）、超分子結構等，可能大幅提高直接空氣碳捕捉技術的效率並降低能源需求。這些創新材料有望將捕捉每噸二氧化碳的能源消耗降低50-70%，從而降低溫室氣體移除成本。

生物技術應用

利用合成生物學和基因工程改造植物、藻類和微生物，增強其固碳能力或優化生物質組成。例如，研究人員正在開發根系更深、碳固定更高效的作物品種，以及能夠加速碳酸鹽形成的工程微生物。這些生物技術創新可能創造全新的溫室氣體移除途徑。

數字技術整合

人工智能、物聯網、區塊鏈等數字技術在溫室氣體移除領域的應用正在擴大。AI可以優化碳捕捉系統的運行參數；衛星遙感和物聯網傳感器網絡可以提供高分辨率的碳監測數據；區塊鏈技術可以提高碳信用的透明度和可追溯性。這些數字工具將使溫室氣體移除活動的測量、報告和驗證更加精確和高效。

系統整合與協同設計

未來的溫室氣體移除系統可能更加注重整合和協同，例如將碳捕捉與可再生能源、水處理或農業系統結合，實現多重效益。這種整合方法可以降低總體成本，提高資源利用效率，並創造額外的經濟和社會價值。

碳利用技術

將捕捉的二氧化碳轉化為有價值的產品（如建築材料、化學品、燃料等）可以為溫室氣體移除活動創造經濟回報。雖然並非所有碳利用途徑都能實現長期碳封存，但選擇性發展長效碳產品（如碳礦化建材）可以同時實現經濟效益和氣候效益。

模塊化和分散式設計

發展小型、模塊化的溫室氣體移除設備和系統，使中小企業、社區甚至個人也能參與碳移除活動。這種分散式方法可以擴大溫室氣體移除的參與面，降低部署門檻，並創造更多本地就業和發展機會。

跨部門和跨學科合作

加強能源、農業、林業、海洋、材料科學等不同部門和學科之間的合作，將促進溫室氣體移除技術的創新和優化。例如，將農業和能源系統結合的BECCS模式，或將海洋養殖與碳封存結合的海藻養殖系統，都代表了跨部門創新的潛力。

溫室氣體移除的經濟面向

溫室氣體移除不僅是一項技術挑戰，也是一個經濟問題。隨著碳中和承諾的增加，溫室氣體移除正逐漸形成一個新興市場，吸引大量投資和商業創新。

碳移除市場現狀

目前，全球溫室氣體移除市場規模仍然較小，但增長迅速。根據最新數據，高耐久性溫室氣體移除信用（具有長期碳封存效果的碳移除項目產生的碳信用）市場在2024年達到約8億美元，較2023年增長近80%。主要買家集中在微軟、Google、Stripe和Frontier等科技企業，其中微軟占比超過60%。

當前市場面臨的主要挑戰是買家集中度高、價格透明度不足、標準化程度低等。隨著更多企業將溫室氣體移除納入其氣候戰略，預計市場規模將持續擴大，並逐步形成更成熟的市場機制。

碳移除的成本曲線

不同溫室氣體移除技術的成本差異很大，從每噸二氧化碳幾美元到數百美元不等。自然解決方案（如造林、土壤碳）通常成本較低但規模潛力和永久性有限；工程解決方案（如DAC、BECCS）成本較高但提供更可靠的長期碳封存。

根據研究預測，隨著技術進步、規模擴大和學習效應，大多數溫室氣體移除技術的成本將顯著下降。例如，直接空氣碳捕捉技術的成本預計將從當前的每噸300-600美元降至2050年的100-300美元。這種成本下降將大幅提高溫室氣體移除的經濟可行性。

融資機制與商業模式

開發有效的融資機制和商業模式是擴大溫室氣體移除規模的關鍵。目前主要的融資渠道包括：

• 自願碳市場：企業為實現氣候承諾而購買碳移除信用
• 政府補貼和稅收優惠：如美國的45Q稅收抵免
• 碳移除採購：如Frontier的前沿採購承諾
• 風險投資：投資於有前景的碳移除初創企業
• 氣候債券：為大型碳移除基礎設施提供長期融資

新興的商業模式包括「碳移除即服務」（CRaaS），企業訂閱長期碳移除服務；碳封存認證資產，開發可交易的碳封存證書；以及碳移除與產品整合，將碳移除成本整合到產品定價中等。

就業和產業發展

溫室氣體移除產業的發展將創造大量就業機會和產業價值。根據預測，到2050年，全球溫室氣體移除市場規模可能達到數千億美元，直接和間接創造數百萬個就業崗位。這些就業機會將分布在研發、設備製造、項目開發、運營維護、監測驗證等多個領域。

對於積極布局溫室氣體移除技術的國家和地區，這一新興產業有望成為綠色經濟增長和產業轉型的新引擎。例如，冰島已將DAC和地熱能結合的碳移除技術定位為其未來經濟發展的戰略產業之一。

結論：為何溫室氣體移除值得關注

溫室氣體移除已成為全球氣候行動的關鍵組成部分，其重要性將隨著時間推移而不斷增加。以下是溫室氣體移除值得各界高度關注的主要原因：

淨零轉型的必要組成

根據科學共識，實現全球氣候目標不僅需要大幅減少排放，還需要通過溫室氣體移除來抵消難以消除的殘餘排放和過去累積的過量排放。溫室氣體移除是淨零轉型的最後一塊拼圖，也是實現長期氣候安全的關鍵保障。

時間緩衝與風險管理

溫室氣體移除為世界提供了寶貴的時間緩衝，在能源和產業系統轉型的同時，通過移除大氣中的溫室氣體來減緩氣候變化的影響。同時，發展多元化的溫室氣體移除技術組合，可以為氣候行動提供更多選擇和更大靈活性，降低對單一技術路徑的依賴風險。

經濟機遇與綠色增長

溫室氣體移除產業正在形成一個潛力巨大的新興市場，為創新企業和投資者提供了重要機遇。根據估計，到2050年，全球碳移除市場規模可能達到數千億美元，創造數百萬個就業崗位。積極布局這一領域，有望在綠色經濟轉型中搶占先機。

多重環境效益

許多溫室氣體移除方法不僅能夠應對氣候變化，還能帶來其他環境效益。例如，森林恢復可以保護生物多樣性；土壤碳封存可以改善土壤健康和水質；海洋鹼化可以減緩海洋酸化。這些協同效益使溫室氣體移除成為應對多重環境挑戰的整體解決方案。

科技創新與領先優勢

溫室氣體移除涉及材料科學、生物技術、化學工程、數字技術等多個前沿領域的創新。投資溫室氣體移除研發不僅有助於應對氣候變化，還能推動相關基礎科學和應用技術的突破，為國家和企業贏得科技領先優勢。

負碳未來的基石

在應對氣候變化的長期戰略中，溫室氣體移除技術將從抵消殘餘排放逐步發展為實現全球負排放的關鍵工具。隨著全球碳預算的消耗，溫室氣體移除將在本世紀下半葉扮演越來越重要的角色，成為構建負碳未來的基石。

然而，需要強調的是，溫室氣體移除是減排的補充而非替代。當前的首要任務仍是通過能源轉型、工業升級、生活方式變革等途徑，盡可能減少新的溫室氣體排放。過度依賴未來的溫室氣體移除技術而延遲當前的減排行動是一種危險的賭博。

展望未來，建立平衡、多元的氣候戰略，將減排措施與溫室氣體移除技術有機結合，並進行持續的調整和優化，是應對氣候變化挑戰、實現可持續發展的明智之選。