是什么让碳移除具有持久性?持久性碳移除项目背后的科学原理

2025年9月25日
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简而言之

“持久性碳捕获与封存(CDR)”项目如今比以往任何时候都更受欢迎——而且在可预见的未来仍将保持这一趋势。毕竟,企业买家和投资者都希望支持那些能对气候产生持久影响的举措。但“持久性CDR”究竟意味着什么?又该如何寻找符合标准的项目?在这篇全面的文章中,我们将为您解答这些问题以及更多相关内容。

气候危机需要的不仅仅是减少排放。即使企业在为实现净零排放目标年做规划,几乎所有行业仍将持续存在残余温室气体排放。

这一现实使持久的碳移除成为实现净零排放的关键手段,并最终让我们有望迎来一个能够逆转数十年排放影响的未来。

但并非所有碳移除技术都能产生相同的长期气候影响。关键区别在于耐久性(常与“永久性”互换使用)——即移除的二氧化碳能脱离环境多长时间,以及我们对这一说法有多大把握。 

对于那些正在探索自愿碳市场并遵循“基于科学的目标倡议”(SBTi)指南的企业而言,理解“持久性”对于开展可信的气候行动至关重要。

为何耐久性是碳捕获领域的指南针

碳移除在气候领域具有双重作用。

首先,它能中和脱碳努力后残留的顽固排放。绝大多数企业通过水泥生产、航空或农业等活动产生不可避免的排放,要实现净零目标,必须对这些排放进行实质性清除。

其次,持久的碳移除措施能够推动从“净零排放”向“负排放”的过渡。这一阶段对于限制全球变暖至关重要,并最终有助于降低因数十年来持续的工业活动而积累的大气二氧化碳浓度。

但关键在于:要实现这些目标,碳移除必须具有持久性。否则,被移除的温室气体排放将重新泄漏回大气中,从而再次加剧全球变暖。

对于企业买家而言,耐久性归根结底涉及两个直截了当的问题:“移除的二氧化碳能在大气层外停留多久?”以及“我们对这一说法有多大信心?”这些问题直接关系到企业的核心优先事项,例如与净零目标的契合度、可审计性以及声誉韧性。

诸如 Sylvera 等工具,能帮助企业买家自信地解答这些问题,从而获得更可靠的碳信用额,带来持久的效果,而非权宜之计。

我们所说的“持久CDR”是指什么

耐久性是一个连续的谱系,并非像永久存储与临时存储那样非此即彼。

一般而言,持久性碳移除是指碳储存时间长达数百年至数千年的方法,而短期碳移除方法则将碳储存数年至数十年。

这一区别至关重要,因为不同的储存时间尺度服务于不同的目的。例如,采用永久性地质储存的持久性解决方案是实现长期气候目标的理想选择。与此同时,像基于自然的解决方案这类短期措施,可以在企业调整运营并 逐步扩大对更永久性储存策略 的采用过程中,提供宝贵的过渡性效益。

关键在于风险调整型思维。即使在耐久性较高的路径中,储存的可靠性也会因具体地点的条件、监测能力和治理结构的不同而有所差异。例如,直接空气捕获与储存(DACCS)设施虽具备千年级别的储存潜力,但其实际耐久性取决于多种因素,包括设施选址和具体方法等。

耐久性梯度:存储路径对比

路径 存储 介质 参考 预计时长 关键 反转 风险 可扩展性 注意事项
地质储存(DACCS/BECCS) 地下储层 1,000多年 井筒完整性、监测缺口 高潜力,因地点而异
矿化 / 岩石风化加剧 碳酸盐矿物 1,000多年 动力学不确定性、测量挑战 适用范围极广
生物炭 土壤碳库 100–1,000年 土壤条件、施用方法、原料 效果适中,但伴随诸多协同效益
生物质泳池 森林/土壤碳 20–100年 火灾、疾病、土地利用变化 水平较高,但面临持久性方面的挑战

哪种碳封存途径最持久?更重要的是,哪些项目能为贵组织产生合适的碳抵消额度?本文将对常见的碳移除方案进行比较。

  • 如果选址得当并进行有效监测,通过 直接空气捕获或BECCS实现的地质储存具有最高的持久性。注入到合适地下地层中的二氧化碳可储存数千年之久。主要风险集中在选址和长期监测义务方面。
  • 矿化作用和增强风化作用能将二氧化碳化学结合成稳定的碳酸盐矿物。一旦形成,这些碳酸盐便具有极强的持久性。然而,这些反应的动力学特性因具体情况而异,相关测量方法也在不断发展。
  • 当优质原料经过适当热解并施用于适宜的土壤时,生物炭能形成相对稳定的碳库。其持久性在很大程度上取决于原料的选择、热解条件以及土壤特性。但设计合理的生物炭系统不仅能将碳储存数百年之久,还能带来改善土壤健康等宝贵的协同效益。
  • 生物质库(如森林和农田土壤)在应对气候变化方面具有重要价值。然而,这些生物质库的平均滞留时间较短,且需要仔细评估其逆转风险。此外,还需建立缓冲机制,以确保其长期可信度。

使CDR具有持久性(且值得投资)的五大支柱

在投资碳信用额 之前,您如何评估其持久性?请参考以下五大支柱,它们决定了碳移除项目能否兑现其关于持久性的承诺。

1. 储层物理特性与储层完整性

所选的存储机制会带来固有的逆转风险。

地质储存依赖于盖岩的完整性——即能够阻止二氧化碳回流至地表的不透水岩层。增强岩石风化则取决于反应动力学和矿物稳定性。产品结合型碳储存需要了解降解途径和报废管理。

企业买家应寻找那些能够证明已完成全面的场地特征分析、选用了合适的储存机制,并制定了严格的完整性评估方案的项目。此类尽职调查应在项目实施前进行,而非 在碳信用额进入市场之后

对于该领域的新兴项目,必须进行适当的尽职调查,例如参考Sylvera 发行前评级。利用该工具,您可以了解项目在发行时的预期评级、信用凭证的交付方式和时间,以及其收益潜力。

2. 经得起推敲的测量、报告与核查(MRV)

健全的MRV体系为可信的持久性声明奠定了基础。

直接测量方法通常比基于模型的推断更具可信度,不过根据具体途径和背景的不同,两者都可能发挥重要作用。

对于地质储存,应建立全面的监测网络,以检测潜在泄漏并核实注入量。对于增强岩石风化技术,应跟踪反应进程并考虑自然变异性。

对于基于自然的碳移除方案,需要高精度的生物量数据,以避免系统性偏差。(注:Sylvera 广泛应用陆地激光雷达技术,并收集了海量的实地验证数据,这使我们能够为基于自然的项目提供高度准确的评级。)

无论采用何种途径,对不确定性的处理都至关重要。项目应明确量化并传达不确定性范围,而非将点估计值作为确凿事实呈现。泄漏核算同样重要,因为它能确保申报的碳移除量确实能为大气带来实际效益。

3. 风险管理与止损策略

即使是最稳固的发展路径,在长期时间跨度内也面临着逆转的风险。因此,有效的风险管理应结合多种解决方案,并根据具体路径的需求和风险特征进行调整。

缓冲池在基于自然的方法中效果显著,通过统计分析可估算项目组合的预期逆转率。保险产品可覆盖地质事件或运营故障等特定风险。合同担保将逆转责任转移给项目开发商或运营商。而长期责任分配机制则确保责任方承担相应责任。

关键在于将风险管理工具与实际的风险驱动因素相匹配,而不是对各种碳移除技术一刀切地采用统一的方法。

4. 治理与交易对手韧性

持久的存储需要持久的机构。

运营方的成熟度、财务韧性以及运营能力,决定了项目能否在长达数十年甚至数世纪的监测与管理过程中保持良好表现。

这包括在储存设施整个生命周期内用于运营和维护的充足资金机制、明确的监测义务及相应的执行机制,以及确保运营连续性的财务储备或托管安排——即使原运营商退出市场,也能保障运营的持续性。

企业在选择碳移除合作伙伴时,应评估其过往业绩、财务状况、交付节点以及是否符合公认标准。完善的治理机制虽不能保证成功,但治理不力几乎必然会导致未来出现问题。

5. 经济性与规模化路径

在自愿碳市场中,碳信用额的持久性往往能带来溢价,这既反映了其技术复杂性更高,也体现了其逆转风险更低。了解成本曲线、资源约束和可扩展性因素,有助于企业制定采购策略,在持久性目标与预算之间取得平衡。

例如,不同碳捕获技术在能源和水资源需求方面存在显著差异。此外,选址限制也制约了各种方法的可扩展性。这些因素既影响持久性碳捕获项目的短期可实施性,也影响其长期成本走势。

贵公司应考虑,随着技术日趋成熟、规模经济效应显现以及政策支持力度加大,耐用性溢价将如何随时间推移而变化。对高成本耐用解决方案的早期 投资,不仅能支持市场发展,还能确保获得有限的供应。

随时间推移的耐用性考量

传统的碳核算策略将所有碳移除都一视同仁,无论其储存时间长短。

这种方法过度简化了不同路径所产生的气候效益,可能会导致错误的投资决策。您可以通过针对每个项目调整核算策略来避免这种情况。

时间调整型核算方法会将储存时长明确纳入信贷估值考量。例如,将一吨二氧化碳移除20年所产生的气候价值,与将其移除1000年所产生的气候价值是不同的。目前存在多种量化这些差异的方法(例如在生物炭领域,详见此处),从简单的折现因子到对大气停留时间的复杂建模,不一而足。

“叠加”理念使企业能够整合来自不同路径的信用额度,同时明确考虑其不同的持久性特征。这使相关企业能够构建投资组合,在满足当前需求(通过短期方案实现)与满足长期需求(通过持久性解决方案实现)之间取得平衡。这样一来,既能满足当下需求,也能满足未来需求。

投资组合设计:兼顾耐久性、成本与协同效益

大多数企业都能从多元化的碳移除组合中获益,这种组合将高持久性方案与短期方案相结合。该策略在以下几个方面实现了平衡:

  • 风险管理:每种投资组合策略都存在风险。通过在不同投资路径、地区和运营商之间进行分散投资,既能降低风险,又能保持投资组合的整体韧性。
  • 成本优化:可持续解决方案通常成本较高,尤其是在市场发展的初期阶段。采用混合方案既能帮助企业满足预算限制,又能投资于能够降低净排放量、改善环境的 长期解决方案
  • 协同效益的协调:不同的路径能带来不同的协同效益。例如生物多样性保护、土壤健康改善或当地经济发展。在构建投资组合时,既可优化这些效益,又能确保碳移除的持久性。
  • 时间上的灵活性:不同碳捕获技术的市场成熟速度各不相同。通过构建多元化的投资组合,企业既能利用现有供应,又能支持那些尚未成为主流但具有长期潜力的技术方案。

Sylvera的市场情报通过提供关于价格发现、远期曲线以及不同路径和时间跨度下供应可用性的洞察,为这些投资组合决策提供参考依据。

优质尽职调查应具备哪些要素(检查清单)

针对持久性碳移除的有效尽职调查主要在三个层面展开:

项目层面的评估:

  • 该存储机制适用于该特定站点,并已通过验证
  • 有一份全面的MRV计划,该计划考虑了项目中的不确定性
  • 设有长期运营与维护(O&M)的资金安排和规划
  • 已配备风险管理工具,并设有充足的逆势对冲措施
  • 在整个存储期间,责任范围已明确规定
  • 该项目符合公认的标准和认证计划

交易对手评估:

  • 该开发商拥有良好的业绩记录
  • 该开发商展现出强大的财务韧性
  • 该开发商始终如一地达成交付里程碑
  • 开发商在报告和沟通方面保持透明

管辖权与政策分析:

  • 该项目符合 当地法规
  • 该项目有助于该公司为遵守第6条做好准备

这种全面的尽职调查方法将帮助贵公司甄别合适的项目和合作伙伴,并大规模生产持久的碳移除信用额。

支持高质量的CDR项目

气候危机要求我们立即采取行动并寻求长远解决方案。

虽然建设持久的碳捕获与封存(CDR)项目可能需要投入更多时间和资金,但它们为实现净零未来提供了切实可行的路径,并且具有可扩展的潜力。问题在于,如何评估其持久性?

如上所述,您需要摒弃那种简单的“一吨换一吨”的思维方式,转而对存储机制、风险管理方法以及交易对手的能力进行细致入微的评估。

通过将严格的尽职调查与透明的MRV机制及市场情报相结合,您可以做出更明智的碳投资决策,从而改善公司的财务状况,并助力应对全球变暖。

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关于持久性二氧化碳移除(CDR)的常见问题

什么是持久性CDR?

持久性二氧化碳移除(CDR)是指将二氧化碳储存数百年至数千年的碳捕获方法,其储存时间远长于仅能将碳储存数年至数十年的短期方法。其持久性取决于储存机制、场地条件以及长期管理措施。

如何衡量不同碳移除路径的持久性?

完善的耐久性评估应综合考虑储存物理特性、监测能力、回流风险以及治理架构。评估方法涵盖从直接测量储存条件,到针对不同路径和时间跨度进行回流概率的统计建模。

哪些存储方案能提供千年级别的耐久性?

通过直接空气捕获(DAC)或BECCS实现的地质封存,以及增强风化等矿化方法,若实施得当,可提供长达数千年的碳封存。这些方法依赖于稳定的物理或化学过程,而非生物系统。

投资者应如何在投资组合中比较耐用型资产与寿命较短的资产?

购买方应采用时间调整型核算方法,以反映不同储存时长所带来的实际气候效益。投资组合的构建应在耐久性目标与成本限制、协同效益偏好及风险管理目标之间取得平衡,而非将所有碳移除量一视同仁。

缓冲池和保险机制在 CDR 持久性中发挥什么作用?

缓冲池和保险通过不同的机制提供逆转保护。对于逆转率可预测的碳项目,缓冲池效果良好;而保险则能应对突发事件。选择何种工具取决于具体路径的风险驱动因素以及市场成熟度。

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