從18世紀至今，大氣中CO2等溫室氣體濃度逐年增加，致使溫室效應加劇，深刻影響著全球氣候變化。在2016年簽定的《巴黎協定》中，制定了在21世紀末全球平均氣溫升幅與前工業化時期相比控制在2℃以內的目標, 且力爭控制在1.5℃之內。科學家發現，要實現1.5℃調控目標，必須採取負排放措施（Masson-Delmotte et al.，2018）。在此背景下，直接空氣CO2捕獲（DAC）技術的大規模應用對於氣候調控具有重要意義。近期，美國學者Meckling and Biber（2021）對DAC技術的發展前景進行了積極展望，並在已有低碳技術發展經驗的基礎上提出了適於DAC發展的政策路線圖。
為了減緩全球變暖，人們提出了一系列溫室氣體減排增匯技術，例如植樹造林、最佳化森林與農作物管理、生物能源碳捕獲和封存（BECCS）、電力和工業來源碳捕獲和封存/利用（CCS/CCUS）、DAC及其封存或利用（DACS）（圖1）。這些方法都有其自身侷限性，植樹造林、森林與農作物管理和BECCS所固定的碳可能並不穩定（土地利用和氣候變化可以導致這些碳重返大氣），而且這些專案的建設均會受到土地供應的限制，同時還會對自然棲息地、農田與糧食價格造成潛在影響；CCS則由於專案成本高、規模大、工期長且選址條件嚴苛等問題而不易廣泛部署。與其它負排放技術或減排技術相比，DAC具有多種優勢。首先，將DAC與地質封存技術結合，可以實現相對永久性固碳；其次，建設DAC專案所需的土地面積遠遠低於農林管理或BECCS，而且DAC可以建在農作物或森林無法生長的荒漠地區 (可能會受到基礎設施與DACS所需地質條件等方面的限制)；再次，DAC設施相對於CCS一般較小，選址更靈活，且可以模組化建設，即一個大型DAC專案可以由多個小型DAC單元組成。可見，DAC是一種理想的負排放技術，但目前仍然難以實現大規模部署，主要原因在於：1）DAC成本非常高，每捕獲一噸碳需100美元到1000美元不等，顯著高於全球碳市場交易價格（World Bank Group，2019）；2）DAC的產品（CO2）主要應用於提高石油採收率（EOR），即把CO2氣體注入油藏中來提高石油產量，但這種需求的規模很小。因此，DAC技術的推廣僅透過市場機制無法實現，還需依靠較大力度的政策支援。
圖1 CO2捕獲、利用與封存（Meckling and Biber, 2021）。CO2捕獲有兩種方式：對電廠或工廠排放的CO2進行捕獲（CCS）和從空氣中直接捕獲（DAC）。圖中，“Sequestration”是指將CO2注入地下深部岩層進行長期封存；“Non-Oil & Gas use”包括化學加工、飲料新增和溫室種植
本文透過對現有主要低碳技術的發展歷程進行分析，發現要實現某種低碳技術轉型，關鍵在於制定並執行合理的政策序列（policy sequencing），即在初始階段相關政策首先以降低技術成本和加強政治支援為目的，後續逐步採取更積極政策以推動低碳技術的持續發展。具體來說，政策的制定應以推動投資、並創造一個利基市場為導向，這樣便可以促進新技術和新產業的出現，最終形成良性迴圈。已有經驗證明，“財政激勵+強制部署”是最有效的政策模式。
財政激勵主要包括補貼和退稅兩種方式，是世界上多數國家推動可再生能源技術和電動汽車部署所採取的重要措施。相比之下，基於“碳價格”的市場調控政策則很少被使用。考慮到DAC的成本高昂，政府應出臺扶持力度更大的財政措施，如抵免稅收、加強信貸、提供獎勵等。但是推行激勵措施會給政府部門帶來沉重財政負擔，繼而引發政治壓力，尤其是隨著部署規模的不斷增大，財政激勵更是難以為繼。此時，透過釋出行政指令推行強制部署則是保障低碳技術持續發展的一個必要舉措。如中國、美國和歐盟等很多國家和地區都直接或間接實行了針對電動汽車、可再生能源等低碳技術的強制措施。
對於DAC的強制部署可分為兩種方式：上游管制（石油和天然氣公司化石燃料生產、加工環節）和下游管制（使用者端化石燃料購買、使用環節）。上游管制可以要求油氣公司每開採一桶石油必須捕獲和儲存一定量的CO2，這種方式易於執行和監管，並且企業可以透過EOR提高石油產量而獲得經濟效益。上游管制措施有利於DAC專案的初始投資和部署，但僅依賴這種方式也難以實現DAC的大規模部署。首先，上游管制只能適用於石油出產國或地區；其次，EOR在提高石油產量的同時，也增加了生產成本，企業能否持續部署DAC依賴於投入與產出之間的平衡（受油價、成本、政策等因素影響）。
鑑於化石燃料消費的普遍性，下游監管措施幾乎可以適用於所有國家。2009年美國加利福尼亞州率先推行了低碳燃料標準（LCFS），旨在降低交通運輸燃料單位能量能源所含的碳強度，從而達到降低碳排放的目的。標準執行者（如油氣供應商）可以透過技術創新、降低燃料碳強度方式、也可以透過購買低碳燃料（如天然氣、生物燃料等）和排放權（或使用以前積累的排放權）等市場機制來達到標準要求。其中，部署DAC所獲得的排放權積分已被納入該低碳燃料標準的考核體系。目前，已有不少國家開始制定或實施各自的低碳燃料標準和可再生能源標準，這些標準可借鑑上述做法，將DAC納入考核體系。燃料標準在執行過程中可以逐步提高，比如從低碳排放到碳中性再到碳負排放，持續向石油和天然氣行業施加壓力，不斷促進DAC的創新與發展。石油與天然氣行業為推動DAC部署提供了切入口，但任何企業，如電力部門、汽車製造商等都應被鼓勵參與DAC相關業務，允許其由此所獲得的碳排放權積分在市場上進行交易或換取其它形式獎勵（如信貸），以期形成DAC發展的市場競爭態勢。
根據對現有低碳技術發展過程的觀察，制定並執行 DAC激勵措施一般不會有較大的政治障礙，而要推行強制政策往往會面臨諸多問題。但是，只有透過強制部署才能有效地為 DAC 發展創造市場機制, 迫使相關企業繼續為DAC進行投資，否則它們會忽視或拒絕。在國際層面，先行國家可以組成一個國際聯盟(類似於氣候俱樂部組織)，各成員就制定低碳燃料標準、強制部署政策和監管措施等簽訂協議，並執行定期審查和監督。另外，除了“激勵+強制”政策，政府還可以透過支援專案研發、採購相關產品等額外措施來促進DAC的發展。
為保障低碳技術轉型能夠在調控氣候變化中真正發揮作用，政策序列的制定還需考慮先行者如何影響跟隨者來推動該技術的全球擴散。透過對建築節能、可再生能源、DAC、電動汽車這四種低碳技術各自對市場的依賴和影響程度進行分析，發現它們的全球擴散效應依次增強（圖2）。DAC技術的全球擴散機制與可再生能源和電動汽車相似，但也有區別。石油與天然氣巨頭作為DAC技術的主要先行者，除了可以透過示範作用和降低成本來影響跟隨者外，還可以快速實現知識與技術的跨國轉移。但是，DAC並不屬於石油企業的核心技術，因此它們可能只在需要的地方而非全球範圍內開展DAC專案。相比之下，電動汽車技術則可以透過市場扛杆實現快速的全球轉移，因為汽車製造商通常在全球範圍內研發和製造新型產品，一個市場的創新很容易複製到全球所有主要市場；電力公司作為可再生能源先行者，行業性質決定了其影響力主要體現在示範和成本方面，而向他國市場擴散的潛力有限。綜上所述，DAC的全球擴散不能依賴市場槓桿效應，而應透過持續的“激勵＋強制”政策促進DAC在類似可再生能源政策落地的國家或地區進行大規模部署。
圖2 建築節能、可再生能源、DAC與電動汽車技術轉型的全球擴散效應（Meckling and Biber, 2021）。在所有低碳技術轉型中，先行者都可以對跟隨者產生示範作用(demonstration effects)，通常還能降低跟隨者的技術成本（cost effects）；在某些情況下，先行者還可以透過企業槓桿（corporate leverage effects）和市場槓桿（market leverage effects）帶動跟隨者參與新技術的全球擴散
本研究認為大規模部署DAC是一個務實可行的氣候調控措施, 並描繪了一個比較清晰的發展政策路線圖, 對於有意願佈局DAC技術的國家或組織具有借鑑意義。雖然目前DAC的發展仍然存在一些關鍵制約，面臨一定程度的不確定性，如高昂的成本、可擴散性尚未得到證明以及潛在負面效應還需進一步研究等（Fuss et al., 2018），但這也為先行國家掌握最成熟DAC技術、擁有智慧財產權、在未來獲取經濟利益提供了先機。近年來，歐美髮達國家已紛紛開始DAC技術的研發、示範和商業化（National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2019）。我國從國情出發實行的是“節能減碳，能源轉型”為核心的低碳發展戰略，對DAC等負排放技術的研究還十分不足。在當前“碳中和”目標下，我國應儘早啟動和制定負排放發展戰略，加強相關技術的創新和儲備，為更好參與全球氣候治理和保障國內經濟增長提供有利條件。
主要參考文獻
Fuss, S. et al. Negative emissions—Part 2: Costs, potentials and side effects[J]. Environmental Research Letters, 2018, 13: 063002.
Masson-Delmotte V, Zhai P, Portner H O, et al. Global Warming of 1.5℃(SR15)[R]. IPCC, 2018.
Meckling J, Biber E. A policy roadmap for negative emissions using direct air capture[J]. Nature Communications, 2021, 12(1): 1-6.
National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Negative Emissions Technologies and Reliable Sequestration: A Research Agenda[M]. Washington, DC: The National Academies Press，2019.
World Bank. State and Trends of Carbon Pricing[M]. Washington, DC: World Bank, 2020.
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撰稿：武恩鵬, 孫會國/新生代室
美編：陳菲菲
校對：江淑敏 覃華清
