这是第15章的节选，“对于2015年后的世界政策”，从气候解决方案设计哈尔·哈维、罗比·奥维斯和杰弗里·里斯曼合著。版权所有©2018。经华盛顿特区岛屿出版社许可转载。

虽然广泛需要对这些技术的进一步研究提供支持，但有三项政策尤其有助于加速它们的发展。

政府对研发的支持是确保碳减排技术成熟的核心政策。这些技术具有巨大的、正的社会外部性(使用该技术的公司无法获得其经济价值的利益)，因此，如果没有政府的支持，公司可能会选择将其研发工作转向别处。

强有力的碳定价对于加速这些技术的发展至关重要。通过给碳定价，政府可以帮助为碳减排技术创造额外的经济价值，并鼓励私营部门投资。

最后，其中一些技术将需要大规模的示范工厂或项目，通过边做边学来降低成本。因此，政府可能需要补贴一些示范工厂或大型项目的建设和运营，直到更好地理解本章讨论的技术。

碳捕获和封存

完全消除电力系统的碳排放并使许多最终用途通电是可能的。例如，可再生能源和核能可以满足所有的电力需求，只要结合灵活的需求、大面积的平衡区域、能源储存和过度建设风能和太阳能，同时把多余的电力用于有用的、不需要时间的目的，比如制造氢气。然而，有些二氧化碳排放源可能难以消除。例如，在水泥中制造熟料会释放二氧化碳，而在不影响材料结构特性的情况下，水泥中熟料的比例可能无法降低到一定百分比以下。另一个例子是新钢铁的制造(而不是在电弧炉中重新锻造废铁和钢铁)，它不仅将碳作为一种能源，还作为一种化学还原剂。

在材料科学中的革新可能有一天允许与具有相似的结构特性的新材料替换水泥或钢制成。但是，它可能无法消除所有工业排放，尤其是在努力开发和商业化新材料遇到问题或无法进行缩放，经济高效地满足这些材料的全球需求。

碳捕获与封存(CCS)提供了一种方法，人类可以在不向大气中添加二氧化碳的情况下继续制造传统材料。CCS系统从废气流中提取二氧化碳，利用压力将二氧化碳液化，将其输送到地质合适的地区，然后泵入地下进行无限期储存。CCS技术已经成功应用于石油和天然气行业，用于提高石油采收率，世界各地都有使用CCS技术进行工业生产和发电的示范设施。一些CCS发电厂可能使用阿拉姆循环，这是一种燃烧过程，以二氧化碳为工作流体，产生非常纯的二氧化碳排放流，这比在空气中稀释的二氧化碳更容易捕获。

CCS可通过发电厂燃烧生物质（例如木材），而不是煤或天然气一起使用。这就是所谓的与CCS的生物能源。因为在生物质中的碳从大气中的植物最近被移除，储存在地下减少大气中的二氧化碳浓度。

除了相关的CCS技术本身的挑战，生物能源CCS面临额外的障碍。一个问题是种植生物能源作物所需的土地数量，这可能是非常大的。必须小心，以确保生物能源CCS不会导致粮食不安全或砍伐森林以获得更多的耕地。有旨在解决这些挑战有前途的研究方向存在。例如，需要更多的R＆d开发多功能土地用途（例如，以允许相同的土地，以产生食品和生物能源作物）。另一条路线是从生物能源作物（例如，液体运输燃料）将残余物燃烧之前用于生物能源CCS，从而提高投入土地生物能源作物的经济性派生高价值替代燃料。好用的买球外围app网站

大气中的二氧化碳去除

实现负排放必然涉及从大气中清除二氧化碳。除了与CCS生物能源，各种技术已经被提出来做到这一点，尽管他们在早期研究阶段。

直接空气捕捉

尽管在本节CO2捕获所有的技术，直接气俘通常是指利用化学过程从大气中，类似于从空中飞船内的方式洗涤器捕获二氧化碳来提取CO2。不像CCS生物能源，这些系统不使用大量的土地，所以他们不会对粮食安全和森林砍伐的风险。

直接空气捕捉系统需要大量的能量。为了实现碳负排放，直接空气捕捉系统必须由无排放能源驱动，如风能、太阳能或核能，而且这些能源不能从其他用户那里获取，否则他们将转而依赖化石能源。(也就是说，直接空气捕捉系统所使用的零排放能源必须严格附加于其他零排放能源使用之外。)

直接面对空气捕获系统另一个挑战是成本。The estimated cost of a system that captures 1 million tons of CO2 per year (roughly 0.02 percent of annual U.S. emissions) was $2.2 billion as of 2011. Over the plant’s lifetime, the all-in cost is $600 per ton of CO2, roughly eight times higher than the cost per ton to capture CO2 from the flue gas of a coal power plant. (Exhaust streams feature higher CO2 concentrations, which makes the CO2 easier to capture.)

研究可以帮助提高能源效率和降低直接空气捕捉系统的投资成本。与从大气中去除二氧化碳的其他技术一样，碳定价可以提供一种经济激励和财政回报的可能性。

增强的耐候

在自然界中，当某些类型的矿物质（如橄榄石）暴露于空气和水，它们经历化学反应，从大气中提取CO 2并将其存储为碳酸盐矿物。这些矿物质使他们的方式向海洋，其中的生物利用矿物质形成贝壳和骨骼。当生物死亡，该材料沉入深海并最终可转化为石灰石。

虽然这一自然过程太慢，无法在人类的时间尺度上帮助降低大气中的二氧化碳浓度，但它可能会加速这一自然过程。例如，如果大量的橄榄石和类似矿物被开采，被精细研磨(以增加它们的表面积)，并散布在海滩或其他与水和大气接触的土地上，那么二氧化碳捕获的速度就会加快。

不幸的是，鉴于目前的科学认识，橄榄石，我们需要使用量会非常大，采矿，运输，研磨和橄榄石的传播将有一个方式来做到这一点的版本几乎没有以任何碳排放实现净固碳。此外，对于多价螯合是足够迅速，橄榄石可能必须研磨成颗粒小于10微米，这是很容易雾化，并可能被吸入（如PM10）显微尺寸的平均直径。将需要更多的研究来开发更好的技术之前提高耐候性，可考虑CO2脱除对人类的时间尺度的可行选择。

海洋施肥

浮游植物是海洋中进行光合作用的生物，它们从海水中提取二氧化碳来构建自己的身体。当浮游生物死亡时，它们会沉入海底，将二氧化碳封存在体内。

和其他生物一样，浮游植物需要各种营养物质才能生存。在海洋的许多地方，铁是限制浮游植物生长的限制性营养物质。因此，有人提出，可以在海洋中播种铁，以促进浮游植物的生长，作为加速二氧化碳封存的一种手段。

这种方法存在许多挑战。许多浮游植物产生毒素，因此鼓励它们的生长可能导致有害藻华的增加，威胁海洋生态系统的健康(并可能伤害或杀死食用受污染海鲜的人类)。此外，当浮游植物死亡时，分解它们的细菌可能会耗尽水中的氧气，导致一个窒息动物生命的“死亡区”。最后，一个地区的藻类生长会抑制另一个地区的藻类生长，在某些地方，除铁以外的营养物质可能会成为限制性营养物质，因此，在增加浮游植物总数的过程中播撒铁的有效性受到了质疑。

更多的研究可以帮助确定海洋施肥是否可以安全进行，以及它是否具有显著的CO2去除潜力。