2050溫室氣體移除路徑圖 - 貝佐斯地球基金會

前言

貝佐斯地球基金會與美國能源部以及史丹佛大學於 2024 年底推出了 2050 溫室氣體移除路徑圖報告。

報告內容非常地詳盡，也有不少視覺化圖表輔助說明，非常建議瀏覽原始文件。

報告摘要

報告主旨為2050年前擴展技術性溫室氣體移除 (GHGR) 的路線圖。概述了達成每年移除100億噸二氧化碳目標所需的技術、政策、市場和社會行動策略，並將其拆解成三個十年階段的行動計劃。

路線圖涵蓋了直接空氣捕捉、海洋、陸地和岩石碳移除，以及非二氧化碳溫室氣體移除等技術，並著重於克服技術、經濟和社會障礙，以及確保公平公正的部署。路線圖也強調了持續監測、報告和驗證 (MRV) 的重要性，以及與社區的共同設計和合作。

溫室氣體移除之重要性

溫室氣體移除 (Greenhouse Gas Removal, GHGR) 的重要性在於應對氣候變遷的迫切需求，並確保人類與地球的繁榮未來。

• 氣候變遷的威脅：人類活動，尤其是燃燒化石燃料和森林砍伐，導致大氣和海洋中溫室氣體 (GHG) 的累積，造成全球氣溫上升，並引發一連串負面影響，例如物種滅絕、珊瑚白化、冰川融化、乾旱、風暴和野火。
• 減碳策略的局限性：儘管各國已積極推動減少排放的策略，如逐步淘汰化石燃料、部署再生能源、減少森林砍伐、設備使用電氣化、提高能源效率、轉型糧食系統和工業脫碳等，但僅靠這些措施仍不足以完全解決氣候變遷問題。
• 需要溫室氣體移除：為了實現長期的氣候目標，除了減少溫室氣體排放外，還必須積極移除已存在於大氣和海洋中的溫室氣體。這代表著 GHGR 不僅是減少排放的補充，更是達成淨零排放目標的必要組成部分。
• 技術性 GHGR 的角色：雖然目前大多數 GHGR 主要是基於自然的碳移除方法，但要達成所需的移除規模，還需要大力發展技術性的 GHGR 方法。此路線圖的重點在於技術性的溫室氣體移除，並涵蓋二氧化碳移除 (CDR) 以及甲烷和一氧化二氮等非二氧化碳溫室氣體的移除。
• 目標設定：此路線圖設定了具體的 CDR 目標，即到 2050 年實現每年 10 吉噸 (Gt) 的二氧化碳移除量。為了達成此目標，需要從 2024 年開始，透過三個十年階段性的行動計畫：
• • 2024-2030：萌芽期 - 此階段的重點在於建立 GHGR 的基礎，包含技術開發、社群共同設計、標準制定、政治支持和需求建立，目標是在 2030 年達到每年約 285 百萬噸 (Mt) 的二氧化碳移除量。
  • 2030-2040：採用期 - 此階段的重點在於大規模部署具有競爭力的 CDR 方法，並使其達到每年約 4.5 吉噸的二氧化碳移除量。
  • 2040-2050：擴張期 - 此階段的目標是維持每年 5%–15% 的成長率，並達到每年 10 吉噸的二氧化碳移除目標。
• 社會公平與正義：此路線圖強調 GHGR 必須以公正和負責任的方式發展和部署，優先考慮社群和正義方面的考量。從一開始就以身作則，確保該領域的擴展是公正且負責任的。
• 多方合作：實現如此大規模的目標，需要包括政府、資助者、GHGR 社群、產業、研究人員、媒體、非營利組織等各方利益相關者的共同投入、承諾和執行。此路線圖是一個工具，旨在協調不同部門和利益相關者之間的行動和投資。

溫室氣體移除定義及範疇

溫室氣體移除（Greenhouse Gas Removal, GHGR）的定義是指將已存在於大氣和海洋中的溫室氣體移除的活動。這與減少排放不同，減少排放是指防止新的溫室氣體進入大氣。此路線圖的重點在於技術性的 GHGR 方法，並明確界定了其範疇，主要涵蓋以下重點：

範疇界定

• 移除而非減少：此路線圖僅限於從大氣和海洋中移除溫室氣體，因此，像是從化石燃料發電廠捕獲二氧化碳的碳捕獲與封存（CCS）等活動，因為只是防止新的溫室氣體進入大氣，而非移除已存在的氣體，故不在此路線圖的範圍內。同樣地，甲烷減排活動如燃燒也因屬於減少排放而非移除而不在此範圍內。此外，太陽輻射管理（SRM）技術，因其旨在冷卻地球而非移除溫室氣體，亦不包含在內。
• 耐久性：此路線圖強調耐久性，即溫室氣體被永久移除並安全儲存，不會重新釋放到環境中的程度。路線圖假設技術性碳移除 (CDR) 方法的耐久性為 100 年，並以此為基礎。
• 技術性方法：此路線圖主要關注技術性的 GHGR 方法，而非基於自然的解決方案，例如森林管理、農業或濕地復育等。然而，若這些自然方法包含技術性的修改，如使用強化耐久性的品種，則可能被納入考慮。
• 二氧化碳 (CO₂) 與非二氧化碳氣體移除：此路線圖涵蓋二氧化碳移除 (CDR) 以及非二氧化碳溫室氣體的移除，如甲烷（CH₄）和一氧化二氮（N₂O）。

重點技術

此路線圖將技術性的 GHGR 方法分為五大類：

1. 空氣碳移除（CDR: Air）：
2. 1. 直接空氣捕捉（Direct Air Capture, DAC）
   2. 電化學二氧化碳移除
2. 海洋碳移除（CDR: Ocean）：
3. 1. 沿海強化風化作用
   2. 海洋鹼度增強（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）
   3. 開闊海洋微藻營養鹽施肥
   4. 開闊海洋大型藻類
   5. 池塘中的微藻
3. 陸地碳移除（CDR: Land）：
4. 1. 生物能源與碳捕獲和封存（Bioenergy with Carbon Capture and Sequestration, BECCS）
   2. 生物炭（Biochar）
   3. 生物質直接儲存
   4. 生物油
   5. 其他生物質建材
   6. 技術性突破的活生物質
4. 岩石碳移除（CDR: Rock）：
5. 1. 原位礦化
   2. 異位礦化
   3. 地表礦化
   4. 合成建材儲存
   5. 陸地強化風化作用
5. 非二氧化碳溫室氣體移除（Non-CO2 GHGR）：
6. 1. 大氣甲烷移除
   2. 大氣一氧化二氮移除

重要注意事項

• 非二氧化碳 GHGR 的早期階段：相較於 CDR，非二氧化碳 GHGR 技術仍處於非常早期的開發階段。目前尚不清楚是否可能或適合部署這些技術，因此，此路線圖的重點在於推進相關科學研究，以決定它們的未來潛力。
• 混合方法：此路線圖也承認存在結合自然和技術性 GHGR 的混合方法
• 重點在於技術性突破：對於生物質方法，只有那些經過技術改良的方法（例如增強耐久性的品種）才被納入範圍。

研究方法

這份報告的研究方法主要基於以下四個關鍵要素，並著重於跨領域的協作和實證分析：

1. 專家工作坊：
2. 1. 主辦單位：由 Bezos Earth Fund 與美國能源部和史丹佛大學於 2024 年 2 月共同召開的溫室氣體移除（GHGR）工作坊。
   2. 參與者：超過 500 位來自 GHGR 生態系統各領域的專家和利害關係人，包括決策者、研究人員、產業代表、社群倡議者、政府官員、智庫和慈善機構。
   3. 討論方式：工作坊以「查塔姆研究所規則」（Chatham House Rule）進行，透過主題和技術分組會議，評估了 GHGR 領域的主要障礙和促成因素、開放性問題和依存關係，以及風險和潛在的負面影響。
   4. 產出：工作坊的成果彙整為里程碑、時間表、利害關係人的接觸點和優先事項，這些都成為報告的重要基礎。
2. 文獻回顧與分析：
3. 1. 報告參考了許多先前針對 GHGR 生態系統進行研究和加速發展的努力，包括多份相關的報告和路線圖。
   2. 這些文獻涵蓋了碳移除、甲烷移除、海洋碳移除等不同領域，為報告的分析提供了理論基礎和實證數據。
   3. 報告在附錄中列出了相關的重要文獻，包括學術報告、研究機構的出版物、政府部門的策略文件等。
3. 原創分析：
4. 1. 報告中的核心內容基於原創分析。
   2. 分析內容涵蓋了 GHGR 的四大主題領域：科學與技術（S&T）、社會行為與社群（SB&C）、金融與市場（F&M）以及政策與法規（P&R）。
   3. 分析也包含 51 個針對不同 GHGR 技術的具體行動方案 (例如，針對空氣、海洋、陸地、岩石和非二氧化碳 GHGR 的倡議)，並將這些技術性倡議與跨領域的需求整合，形成了未來達到 GHGR 目標的十年期活動順序。
   4. 報告根據上述的專家工作坊、文獻回顧，以及研究團隊的分析，制定了各項行動方案和里程碑，以確保 GHGR 技術的發展和部署能夠有系統地進行。
4. 跨領域整合：
5. 1. 此路線圖強調跨領域的合作與整合，將科學、社會、經濟和政策等不同面向納入考量。
   2. 報告將主題領域、技術倡議與十年期行動相互連結，確保各個面向的行動相互協調和強化。
   3. 報告也強調了社群參與和環境正義的重要性，並將其融入整個路線圖中，特別是在技術倡議和十年期行動部分。
   4. 透過這種跨領域的整合，報告試圖確保 GHGR 的發展不僅技術可行，而且在社會、經濟和環境方面也是可持續和公正的。

溫室氣體移除路線圖

• 三個十年階段：將 2024 年至 2050 年分為三個階段，分別是萌芽期 (2024-2030)、採用期 (2030-2040) 和擴張期 (2040-2050)，每個階段都有不同的目標和重點。
• • 萌芽期 (2024-2030)：重點在於建立 GHGR 的基礎，包括技術開發、社群共同設計、標準制定、政治支持和需求建立，目標是在 2030 年達到每年約 285 百萬噸 (Mt) 的二氧化碳移除量。
  • 採用期 (2030-2040)：重點在於大規模部署具有競爭力的 CDR 方法，並使其達到每年約 4.5 吉噸的二氧化碳移除量。
  • 擴張期 (2040-2050)：目標是維持每年 5%–15% 的成長率，並達到每年 10 吉噸的二氧化碳移除目標。
• 四大主題領域：
• • 科學與技術 (S&T)：著重於技術開發和創新，包括基礎研究和應用研究。
  • 社會行為與社群 (SB&C)：強調社會公平與正義，重視社群參與和公眾接受度。
  • 金融與市場 (F&M)：關注經濟和商業層面，包括資金籌措、市場機制和商業模式。
  • 政策與法規 (P&R)：探討法律和監管框架，確保 GHGR 的安全和可持續發展。
• 技術倡議：列出 51 項具體的技術倡議，涵蓋空氣、海洋、陸地、岩石和非二氧化碳 GHGR 技術。
• 十年期倡議：提出了跨領域的十年期倡議，描述了每個十年期間的活動重點與優先事項。
• 不確定性與風險
• • 挑戰與風險：承認 GHGR 發展面臨的不確定性和風險，包括成本、社會接受度、環境影響和技術失敗等。
  • 應對策略：提出應對這些不確定性和風險的策略，包括透明的溝通、社群參與和持續的監測。

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