超越碳减排：CDR的原理、市场、展望

一、引言

过去几十年，国际气候行动主要聚焦于二氧化碳、甲烷以及其他温室气体的减排，推动可再生能源转型和能效提升。然而，IPCC报告指出，在多数实现1.5°C或2°C温控目标的路径中，仅依靠温室气体减排难以完全抵消残余排放。这主要源于航空、海运和重工业等部门存在结构性脱碳困难，同时农业等土地利用活动产生的排放也难以归零。因此，负碳技术被普遍认为是不可或缺的补充手段。

在IPCC报告、COP会议等国际气候治理语境中，负碳技术通常被称为“二氧化碳移除”（Carbon Dioxide Removal，简称CDR），即人为从大气或处于短期碳循环的生物源碳中移除二氧化碳并将其长期、稳定封存的过程。CDR强调具有额外性的人为干预，而非自然背景碳汇本身。例如，未受管理的天然林自然吸收通常不被视为CDR。

截至2025年，全球CDR实际交易规模处于数亿美元量级，但多项情景研究预测，若实现全球净零目标，其长期潜在市场规模可能达到数千亿美元甚至更高。然而，CDR并非单一技术或统一路径，其内部涵盖的方法差异显著，其所带来的社会价值和经济价值也不尽相同。

二、CDR的原理与分类

CDR的核心在于通过人为活动从大气或处于短期碳循环的生物源碳中移除二氧化碳，并将其持久、稳定地封存，从而实现净负排放。与传统减排措施不同，CDR并非减少或避免新的排放，而是直接降低大气系统中的二氧化碳存量。这一核心包含两个关键层面：碳的来源与封存持久性。

【碳来源】在碳的来源方面，只有来自大气或短期碳循环的碳才可计入CDR范畴。这包括：

• 直接从空气中捕获的二氧化碳；

• 通过植物光合作用暂时固定、仍处于短期生态系统碳循环中的生物源碳。

相应地，化石燃料、石灰石以及其他长期岩石圈碳库中的碳不属于CDR的碳来源。对化石燃料燃烧、石灰石煅烧等工艺进行二氧化碳捕获和封存，可以有效避免新增排放，但并不会减少已存在于大气中的二氧化碳，因此不被视为CDR。

【封存持久性】在封存的持久性方面，只有当移除的碳能够在较长时间内不重新返回大气，其移除效果才具有真实的气候意义。鉴于当前气候变化源于工业化以来温室气体在大气中的累积，这里的“长时间”应与气候变化的时间尺度相匹配，即至少达到百年尺度。一般而言，封存的持久性越高，其气候价值和可信度也越高，但往往伴随更高的成本和技术复杂度。

这两个维度构成了理解和比较不同CDR技术的基础，因此，CDR主要分为两类：

（1）基于生物碳循环的CDR——生物碳循环类CDR技术依赖植物通过光合作用从大气中固定二氧化碳，再通过不同方式延长这些碳的固定时间。其主要包括以下几个技术：

• 人工造林是成本最低、应用最广泛、技术最为成熟的CDR路径之一，它将大气二氧化碳以地上生物质、地下生物质及土壤有机质的形式长期封存。类似的方法还包括针对草原、农田、湿地及滨海红树林等生态系统的人为管理或修复活动，以提升植被和土壤中的碳储量。这些技术除了气候效益以外，往往还具有生物多样性保护、水土保持等协同效益。
   然而，生态系统类CDR普遍面临封存不稳定和逆转风险较高的问题。火灾、病虫害、土地利用变化及极端气候事件都可能导致已储存的碳重新释放至大气。另外，在兼顾粮食安全与生物多样性前提下，全球适宜造林或生态修复的土地面积是有限的。因此，尽管该类方法在短期和中期内可发挥一定作用，但在实现长期、规模化负排放方面存在限制。

• 生物炭封存、生物质转化为生物油并进行深层地质注入，以及生物能源与碳捕获封存（BECCS）：相比直接依赖生态系统封存碳，通过工程手段将生物质转化为更稳定的形态，随后加以封存，可以显著提高碳封存的确定性和持久性。这类方法显著降低了逆转风险，提升了碳封存的确定性，但也面临着可持续生物质供给的规模上限，以及相关基础设施、许可等问题。

（2）基于无机碳循环的CDR——无机碳循环类CDR技术不依赖生物生长过程，而是利用岩石风化等无机化学反应，将大气中的二氧化碳转化为稳定的无机碳形式。其主要包括以下几个技术：

• 增强岩石风化是一种基于自然岩石风化过程的技术。自然界中，硅酸盐岩石的风化过程在地质时间尺度上持续消耗大气二氧化碳，生成稳定的碳酸盐或碳酸氢盐，其中一部分输送至海洋，实现地质尺度上的碳封存。
  自然风化速率极为缓慢，而增强岩石风化则是通过人工手段加速这一自然过程：将玄武岩、橄榄石等矿物粉碎，增加其表面积，随后施用于土壤或陆地表面，加速风化反应，实现更快移除。

• 矿物碳酸化技术注重在可控的工业条件下直接促进矿物与二氧化碳的反应。该技术无需大规模撒施矿物粉末，而是利用集中处理的方式提高效率，并可同时处理工业副产物或固废。
  矿物碳酸化利用天然矿物或工业固废（如钢渣、电石渣、脱硫石膏、粉煤灰）中的钙、镁成分与二氧化碳反应生成稳定碳酸盐。 

• 海洋碱度增强是指通过添加碱性物质直接改变海洋碳化学平衡，从而实现更大尺度的二氧化碳吸收与封存。该技术的原理基于海洋溶解无机碳系统的平衡。通过直接或间接向海洋添加碱性物质（如矿物、电化学产物或工业废碱），促进该平衡向吸收更多二氧化碳的方向移动，提升海水碱度，促进大气二氧化碳溶解并转化为稳定的溶解无机碳，实现千年级封存，同时还有缓解海洋酸化的协同效益。
  理论上，该路径规模潜力巨大、且不依赖土地资源，但同时其生态影响有待研究，MRV难度也较高，监管框架尚不成熟，是当前CDR领域中争议最大、但潜力也最大的方向。 

• 直接空气捕获与封存（DACCS）技术通过化学或物理手段直接从环境空气中捕获二氧化碳，并将其注入深层地质构造中实现长期封存。
  由于其碳来源直接且封存路径清晰，DACCS可视为最“纯粹”的CDR技术，然而，该技术目前能耗、成本均居高不下，难以达到有意义的规模，远非短期内可行的大规模解决方案。

三、新兴CDR企业及其实施项目

随着工程类CDR走向早期商业化，一批新兴企业迅速崛起。这些企业往往具聚焦单一或少数几种CDR方法，以持久性和高质量MRV为核心卖点，并通过与大型企业签订长期预采购协议来推动规模化部署。以下介绍四家在不同技术路径上具有代表性的企业。

1. Climeworks：直接空气捕获与地质封存

瑞士公司Climeworks成立于2009年，是全球最早专注于直接空气捕获（Direct Air Capture, DAC）的企业之一，也是目前该领域商业化程度最高的代表性公司。其核心技术是利用固体胺基吸附材料，在常温条件下从空气中选择性捕获二氧化碳，吸附饱和后，通过加热释放高纯度二氧化碳。该过程对能源的需求较高，因此Climeworks的项目通常与可再生能源或低碳电力系统绑定，以尽可能减少运营过程排放。

在封存环节，Climeworks与冰岛公司Carbfix合作，将捕获的二氧化碳溶解于水中并注入地下，使其与岩石中的钙、镁反应，转化为稳定的碳酸盐矿物，实现地质尺度的长期封存。这种“捕获、运输、注入、地质矿化”的全链条方案构成了典型的直接空气捕获和封存（DACCS）。

2. InPlanet：增强岩石风化

InPlanet是增强岩石风化领域最具代表性的初创企业之一，其总部位于巴西，业务核心是在热带农业体系中应用硅酸盐矿物以加速自然风化封存过程。

该公司是将粉碎后的玄武岩等硅酸盐岩石施用于农田土壤中。在降雨以及大气二氧化碳的作用下，矿物逐步溶解释放出钙、镁等碱性离子，发生风化反应，最终使得大气二氧化碳以碳酸氢盐或碳酸盐的形式进入河流和海洋，实现百年以上尺度的碳封存。

InPlanet已与多家农业主体开展实地合作，并强调该技术与农业系统的协同效益，包括改善土壤化学性质、补充钙镁等矿物，并在一定程度上减少石灰和化肥的施用。这种模式在热带农田土壤的可持续管理上具有较高的推广潜力。

3. Charm Industrial：生物质深层封存

在生物质深层封存的CDR路径中，美国公司Charm Industrial是最具代表性的企业之一。该公司主要将农、林废弃物等可持续来源的生物质快速转化为稳定形态（例如经热解得到生物油），并将其通过注入井运输至深层地质构造中，从而避免生物质降解、燃烧导致生物质碳重新进入大气，实现碳的稳定封存。

与生物炭技术和生物质能利用的路径不同，Charm Industrial并不追求农业或能源的协同效益，而是专注于实现确定且持久的工程碳移除。这一技术在持久性上基本与DACCS相当，而在成本和技术复杂度上具有显著优势。面临的问题则包括可持续生物质供给的上限、地下封存许可、注入井等基础设施的区域性限制等。

4. Ebb Carbon：海洋碱度增强

Ebb Carbon是海洋CDR领域的代表性企业之一，专注于通过电化学方法提高海水碱度，从而增强海洋对大气二氧化碳的吸收能力。其技术路径属于海洋碱度增强（OAE）的工程化分支。

该公司利用电化学系统处理海水或工业废水，生成碱性物质，通过精准控制使其返回海洋。这一过程改变局部海水碳酸体系平衡，有助于促进大气二氧化碳溶解并转化为以碳酸氢根离子为主的溶解无机碳，在理论上可实现千年以上的持久封存。

四、自愿碳市场中的CDR

随着企业净零承诺的持续深化，自愿碳市场对CDR的关注显著上升。与以往以避免或减少排放为主的碳信用不同，CDR的定位更接近于对长期气候风险的结构性应对。

从机制层面看，VCS、Gold Standard等主流温室气体减排认证体系，在传统减排与生态系统类CDR方面积累了丰富经验，但在应对工程类CDR的认证需求上则稍显不足。于是，一批专注于CDR的新兴注册机构和标准体系迅速崛起，Puro.earth和Isometric最具代表性。

Puro.earth主要聚焦工程类CDR路径，其签发的“二氧化碳移除证书”（CORC）已成为生物炭、增强风化和矿物碳酸化等项目的重要市场入口。Isometric则强调高频次核查和全流程数据公开，通过数字化MRV体系缩短信用发行周期，并显著提高市场透明度。这些新兴平台的出现，并非简单替代“老牌”标准，而是在自愿碳市场内部推动了一种以耐久性和可核证性为核心的新分工格局。

在价格方面，市场中的CDR信用呈现出显著的价格分化，这直接反映了前文所述的不同CDR技术在封存持久性、逆转风险和MRV可行性等方面的差异。封存越持久、逆转风险越低、MRV路径越清晰的技术，对应的信用价格也越高。

例如，DACCS因其碳来源明确、封存机制清晰、逆转风险极低；相比之下，生态系统类CDR（如造林）尽管在物理意义上仍属于二氧化碳移除，但由于封存不稳定、逆转风险高，其信用价格显著低于工程类CDR。

从交易规模来看，近年来全球自愿碳市场整体仍处于调整期，传统减排信用的交易量和交易额持续承压。与此形成鲜明对比的是，CDR类信用却呈现出逆势增长趋势。尽管其总体规模仍处于数亿美元量级，远低于传统减排类信用，但在新增的预采购协议中，CDR占比不断攀升，已成为市场增长最快的细分领域之一。

CDR市场的快速增长，离不开特定买家的强劲需求。当前CDR市场的核心买家主要为大型跨国企业，尤其是科技和服务型公司。以微软为代表，这些企业随着用能结构的逐步脱碳，更早暴露出难以通过现有技术完全消除排放的问题；另一方面，这些企业的财务状况和风险承受能力使其更有条件通过前期采购，为尚处早期阶段的CDR项目提供资金支持。因此，当前CDR的交易规模尚无法直接对全球排放产生实质性影响，但承担着价格发现、技术筛选和制度试验的作用。

总体而言，自愿碳市场正在成为CDR技术从概念验证走向早期商业化的重要试验场。尽管其规模尚小、成本高企，但市场通过价格、合同结构和标准设计，对不同CDR路径的真实气候价值进行持续筛选。这一过程本身，正在为未来CDR在更大尺度气候治理体系中的角色定位，提供关键经验和约束条件。

五、CDR市场的争议与挑战

尽管CDR在实现净零排放和应对长期气候风险方面被广泛认为具有潜在必要性，但其在政策、市场和社会层面仍面临诸多争议与挑战。这些争议并非简单的“支持或反对”之分，而更多源于对CDR应如何使用、在何种条件下使用以及由谁承担相关风险的不同理解。

争议1：CDR是否会削弱当前必要的减排努力。

这是围绕CDR最核心的争议之一。批评者担心，在当前能源系统仍高度依赖化石燃料的背景下，推进能源转型依然是应对气候变化最为重要的支柱，而过早或过度强调CDR，可能为政府和企业提供一种“未来补救”的叙事，从而延缓当下对化石能源的退役和结构性减排。

这一担忧具有一定合理性。气候变化的主要驱动力仍然是持续的温室气体排放，尤其是化石燃料燃烧产生的二氧化碳。任何无法显著降低温室气体排放的路径，都难以实现气候系统的长期稳定。因此，IPCC及多数政策研究均明确强调：CDR应作为深度减排之后的补充工具，主要用于处理难以消除的残余排放和历史排放，而非减排的替代方案。当CDR被用于抵消本可通过现有技术避免或减少的排放时，其气候合理性将受到质疑；相反，当其明确用于补充“硬减排”后的剩余排放，其角色则更容易获得认可。

争议2：CDR技术能否在所需时间内达到足够规模。

当前，大多数工程类CDR技术仍处于示范或早期商业化阶段，尚未经历吉吨级移除的长期验证。即便在技术原理上可行，其在资源、基础设施、能源供给和社会许可等方面仍存在显著不确定性。

这种不确定性本身并不意味着应当推迟对CDR的探索。相反，正因为不同CDR技术的潜在规模、成本下降路径和环境约束尚不清晰，开展更深入的科学研究以及前期示范和有限规模部署，具有重要的战略意义。这些前期探索有助于识别各类技术在现实条件下可能达到的规模上限、关键瓶颈及其与其他减排手段之间的相互作用，从而为长期净零路径规划提供更坚实的基础。

争议3：CDR部署中的气候正义和全球治理问题。

未来CDR项目可能集中部署在土地、资源或监管成本较低的全球南方，而其气候收益却主要由高排放的发达经济体或跨国企业获取。CDR项目往往具有跨区域或跨国影响，其环境和社会风险并不总是局限于项目所在地。若缺乏透明的信息披露、明确的责任划分和有效的公众参与机制，相关争议可能在项目实施后才显现，增加治理难度。这种潜在的风险与收益在空间上的错配，可能重演传统资源开发中的不平等模式。

这种担忧并非否定CDR在发展中国家部署的合理性，而是强调必须在项目设计初期就引入公平性、知情同意和长期责任安排，并通过国际规则和标准加以约束，避免不平等问题加剧。

总体而言，围绕CDR市场的争议并未否定其在应对气候变化中的潜在作用，而是不断提醒其部署所必须满足的前提条件。CDR无法替代深度减排，其规模化路径存在技术与时间不确定性，其气候价值高度依赖严格的MRV和治理框架，同时也必须回应公平性和社会接受度问题。换言之，这些争议并非阻碍，而是为CDR的理性发展划定边界。只有在减排优先、方法学严谨、风险可控且治理透明的前提下，CDR才可能成为可信的气候工具，而非延缓转型的借口。

六、展望

截至2025年底，CDR领域正从示范阶段迈向初步商业化。全球实际移除量仍远低于净零目标所需的吉吨级规模，但市场、技术与政策的合力正加速其发展。

短期来看，自愿碳市场仍是主要驱动力，以微软为代表的科技企业需求强劲，通过预购协议等方式推动行业增长。中长期而言，随着政策支持逐步增强，CDR市场规模有望扩大至数百亿美元乃至更高。

美国联邦层面《通货膨胀削减法案》下的45Q税收抵免政策覆盖BECCS、DACCS这两个工程类CDR技术，而加州、纽约州、科罗拉多州、马萨诸塞州等地正积极探索低碳燃料标准、立法授权、路线图制定及直接采购等不同方式，推动更广泛的CDR技术部署与市场形成。欧盟碳清除认证框架（CRCF）已于2024年底正式生效，并于2025年持续推进实施法规制定、方法学开发和认证机构规则建设。其他国家和地区也有望陆续推出针对CDR的政策支持。在政策助推下，CDR技术有望持续降本增效、推广普及，并在应对气候变化过程中发挥日益重要的作用。

需要明确的是，CDR始终是深度减排的必要补充，而非替代。其未来发展将取决于成本下降、市场需求增长与治理体系的完善。只有坚持“减排优先、风险可控、透明公平”的原则，CDR才能稳步成长为全球气候目标实现的关键支柱。