理解生物炭的持久性:在保守估计与不确定性之间寻求平衡

2025年4月14日
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简而言之

生物炭已成为一种极具前景的碳去除解决方案。这种通过有机物热解产生的富碳材料,不仅能改善土壤健康,还具有长期固碳的潜力。

然而,关于该物质在土壤中究竟能存留多久,目前仍存在诸多疑问。目前主要有两种模型用于估算其持久性:保守的伍尔夫模型(基于 伍尔夫等人(2021)的研究)以及较新且更为乐观的惰性化模型( 基于 三井等人(2024)的研究)。

在本篇博客中,我们将通过对比这两个模型,深入探讨生物炭持久性的细微差别。

伍尔夫生物炭模型

伍尔夫模型采用了一种谨慎的方法,利用双指数衰减函数来考虑生物炭不同的分解速率。虽然该模型能提供可靠的估算结果,并降低了碳移除量被高估的风险,但它似乎过于保守,尤其是在进行100年以上的预测时。 

该模型的局限性在于它依赖于短期实验数据,且无法全面考虑所有可能加速或减缓分解的自然过程,从而影响生物炭随时间推移的稳定性。 

该模型被视为行业标准,目前已被大多数生物炭方法学和标准所采用, 包括Verra VCS方法学(VM0044)v1.1 Puro.earth生物炭方法学v3以及 农业土壤中生物炭的等容 储存v1》(针对200年耐久性)。

生物炭的惰性模型

相比之下,Inertinite模型估算,在30°C的高氧化条件下,Inertinite生物炭中约一半的碳需要大约1亿年才能降解,这使其成为一种极其持久的碳储存材料。 

惰性岩生物炭是一种高度碳化的稳定形态,其特性与天然惰性岩矿物相仿。该研究采用2%的随机反射率(Ro)作为“惰性岩基准”。研究表明,76%的商业生物炭样品超过了这一基准,因此符合纯惰性岩生物炭的标准。 

高Ro值和惰性炭通常见于商业化规模生产的生物炭,这类生物炭的热解温度和加热停留时间更高。因此,惰性炭模型对能够通过较高生产温度制造更稳定产品的生物炭生产商具有特别的吸引力。然而,由于这种方法尚属新兴,该模型仍缺乏全面的学术验证,因此存在不确定性。

伍尔夫模型与惰性模型 

Inertinite模型与Woolf模型在碳移除量估算上的差异可能相当显著。例如,Isometric(最早同时应用这两种模型的注册机构之一)发现,与Woolf模型相比,Inertinite模型估算的1000年期间永久碳占比高出50%至70%(参见 其方法论中的表A2)。 

这种巨大差距主要是因为伍尔夫模型采用线性衰减法来预测随时间推移的碳损失,这种方法在较长的时间尺度上往往更为保守。

在这些模型之间做出选择,对生物炭行业具有重大影响。如果“惰性模型”成为行业标准,那些无法达到同等高温生产条件的小型、技术水平较低的生产商可能会处于不利地位。这引发了人们的担忧,即可能会在由先进设施(即大型或工业项目)生产的生物炭与由分散式或小型设施(即手工项目)生产的生物炭之间形成行业分化。

不断发展的标准与方法

 随着碳信用行业的发展,Puro、Verra 和 Isometric 等领先标准正在积极完善其方法学。今年早些时候,CapChar 推出了《 生物炭碳代码》,其中融入了最新的学术研究成果和行业动态。 

该框架采用80%的持久性评估标准,这意味着在100年后,生物炭中仍有80%的碳保持难降解状态。这一估算值介于较为保守的伍尔夫模型(约74%难降解碳)与Inertinite模型(约98%)之间,体现了在生物炭碳封存的耐久性评估中采取的平衡方法。 

Puro最近还就其生物炭方法学的更新版本启动了 公众咨询,旨在为将碳封存期限从100多年延长至200多年这一转变收集反馈和意见。

如果您想进一步了解生物炭,请阅读我们最近发布的 生物炭科普博客。或者查看我们的 生物炭评级框架 ,了解我们如何从碳移除、持久性和经济可行性三个方面对这些项目进行评估。

总而言之

在任何单一模型或模型组合被普遍采用之前,必须开展进一步的研究——尤其是长期土壤实验和碳-14测年研究。Sylvera 采取审慎的做法,采用Woolf模型进行100年碳封存评估,以确保每项申报的碳信用额均对应实际清除的一吨二氧化碳当量。 

不过,我们始终密切关注科学领域的最新进展,并将在获得新的经同行评审的证据后,不断完善我们的研究方法。

欢迎参加由CDR总监西蒙·曼利主讲的即将举行的网络研讨会 扩展持久化CDR

关于作者

莎基拉·亚赞
评级分析师

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