《巴黎协定》推动了气候解决方案的研发,以帮助将全球平均气温升幅控制在2.0°C以内,最好控制在1.5°C以内。在这些解决方案中,二氧化碳去除(CDR)策略能够加速脱碳进程,弥补难以减排部门(例如农业和重工业)的排放,并实现全球净负排放。将全球变暖限制在1.5°C或2°C以内的全球排放模型路径要求每年从大气中移除3–18 Gt二氧化碳。随着与全球升温<1.5°C相一致的碳预算逐渐减少,迫切需要利用现有碳循环科学原理,识别并实施大规模CDR方法。
从碳循环科学的角度看,CDR方法实质上是将碳从大气转移并储存在陆地、海洋和地质储库中。陆地碳储量取决于两个过程的共同作用:来自大气的碳流入量以及储存碳的滞留时间。为了达到十亿吨级的二氧化碳清除规模,可以通过增加进入长滞留时间碳库(即持久性或永久性)的碳流入量、延长高流入碳库的滞留时间,或两者兼顾来实现。例如,生物质能结合碳捕集与封存(BECCS)旨在利用生物质发电后将CO2储存在长期碳库(地质储层)中;而增强风化方法则试图增加CO2进入海洋和深层土壤等长期碳库的流入量。
在本研究中,十余个不同国家不同研究机构的学者提供了一个案例研究,展示如何利用基础碳循环研究获得的科学知识来指导CDR技术的发展与评估。具体而言,研究分析了通过在深层土壤中保存木质残体延长其滞留时间,是否能够形成可规模化且可追踪的CDR技术,分析基于以往关于实施方法、成本估算和生命周期分析的详细研究。本研究说明了深层土壤中木质残体保存如何通过抑制木质残体分解或燃烧产生的碳排放实现负排放,并探讨了该技术如何规模化以可持续地从大气中数十亿吨的CO2。