使美国在2050年净零碳市场中处于技术领先地位（英文）

使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月1白皮书belfercenter.org/TAPP技术与公共项目| 2021年2月使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位雅各布·梅森·泰勒要确保人类享有安全，宜居的气候，就需要在技术和政策上进行大量投资，并需要采取全面的，跨时间尺度和多路径的方法。至关重要的是，许多科学技术领域目前尚不发达，但很可能是其中必不可少的部分。长期可持续的未来。一个关键的例子是能够从空气中直接捕获二氧化碳（CO2）的技术。二氧化碳的直接空气捕获（DAC）具有很大的潜力。许多发达国家和发展中国家已经确认了到2050年实现零碳净排放目标，这既需要实质性的改变，排放和使用负排放技术（如DAC）。此外，DAC具有额外的潜力：抵消难以转换的排放源，为可持续的未来提供更好的选择。尽管如此，必须部署和扩展这些技术。那些有能力和专门知识大规模实施碳清除的国家将实现相应的市场（每年可能达到一万亿美元）。当前，从林业和海洋中已知的生物解决方案的使用到新型化学和工业方法的开发，许多除碳方法显示出了希望。但是，没有经过大规模测试的产品， 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月2也没有探索和克服技术障碍和未预料到的发展挑战（NAS 2019）。通过在此领域投资于公共和私营部门的研发，并通过培养具有二氧化碳捕集机会的研究人员，企业家和投资者社区，美国可以成为这一新经济部门的领导者。对于国家而言，至关重要的是要建立一个覆盖公共部门，学术和研究领域以及营利性公司的充满活力且持续不断的研发社区，以确保在这一新技术领域中的世界领先地位。为了弥合不同部门之间的鸿沟，我建议建立一个公共财团（PPC），以开发和实施直接的空气捕获技术，以朝着实现零碳净目标的方向努力。 PPC将与现有开发范围内的利益相关者合作，并与主要政府机构和其他供资机构合作，促进早期和竞争前的研究与开发，同时确保将公共目标纳入整个技术领域。发展。本白皮书涵盖了此Direct Air Capture PPC的范围，优势和挑战。其主要目标是：•通过与联邦政府和私营部门共同努力的公共财团发展大规模直接捕获二氧化碳的科学和技术；•支持早期采用和市场扩展的机会；•将私营部门和公共部门的资金集中在共同挑战上，这些挑战是由在与早期采用者和受影响社区代表相结合的空间中工作的研究人员和创新者提供的技术领导下进行的；•通过伙伴关系和共享知识产权实现试点研究和测试平台工作；•扩大劳动力和供应链；•建立监测和评估碳捕集系统成功与否的方法，以建立有效的标准。 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月3为什么是财团？在预防，缓解和适应气候变化的各种选择中，直接空气收集将是必不可少的组成部分。特别是，即使使用所有可用的减排策略，如联合国报告（UNEP 2017）中所述，对负排放技术的需求仍然很大，其中10每年通过负排放量捕获的千兆吨（Gt / y）的二氧化碳图1：预计的负排放需求（UNEP 2017）进近的方法是保持地球宜居而又没有戏剧性适应的最小必需元素。同时，到2050年，每年10 Gt的潜在潜在市场价值为数万亿美元，这凸显了直接空气捕获技术所提供的巨大经济机会。更详细的调查可在其他地方找到（Larsen，Herndon和Hiltbrand 2020）。美国国家科学院（NAS 2019）最近对与DAC相关的整体科学技术进行了调查。他们的建议说明了PPC的必要性。具体而言，他们的主要发现支持以下关键概念：直接空气捕获将成为任何减缓气候变化举措计划的必要组成部分。在他们的发现中，这项工作最重要的是结论6：直接空气捕集和碳矿化具有很高的去除碳的潜力，但是目前，直接空气捕集受到高成本的限制，并且由于缺乏基本的了解而受到限制。“ NAS 2019结论的摘要包含在本白皮书的附录中。为了解决科学和技术上的差距，并且在没有实质性经济诱因（例如碳税或碳市场）的情况下，为新兴行业对DAC的兴趣提供支持环境，公众和公众之间将进行合作。私营部门至关重要。为此，我建议建立一个公共目的的财团（Taylor，2020年），以促进整个私营部门之间的合作研究与开发，同时确保所获得的知识可以被更广泛的科学界所利用。同时，这将有助于支持新兴市场和早期商业模式。它可以使联邦和州一级的工作得到支持，从基础研究到试点计划，再到以轻量级方式扩大调查规模， 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月4扩大并指导研究方向，在整个过程中保持公共目的感。最后，一个财团提供了跨越传统界限的社区培育机制，允许纳入公平考虑，监管指南，科学反馈和影响评估。至关重要的是，一个公共目的财团有别于其他多部门参与的方法。例如，它没有将风险和执行要素分开，这在公私合营伙伴关系中很常见，在这种情况下，政府经常承担许多风险，而私营部门则与政府合作或由政府指导制定执行。同时，它也不是政府协调机构，因为它首先是将工业和研究社区的成员联系起来，其次才是使这些社区能够与政府的努力进行协调。相反，它专注于社区主导，社区支持的研发，同时利用工业和政府的努力。最近为实现这种类型的发展所做的所有努力都表明，通过使用基金会来补充联邦政府的努力或建立更直接的公私伙伴关系，可以采取协调一致的公共-私人对策。致力于DAC的公共财团将开发一个平台和社区来实施和实现这一愿景。工作原理根据贝尔弗中心关于公共目的财团的政策简介（Taylor，2020年），我根据五个关键原则概述了DAC PPC的运营基础：建立社区，关注运营，展示价值，实现治理并保持敏捷。1.社区根据美国国家科学院的报告（NAS 2019），有多个社区从事直接空气捕获的科学技术。有两个方面的方法是必要的：短期工作-DAC 1.0-扩大生物捕获规模，长期工作-DAC 2.0-评估使用各种机制进行的工业规模捕获。1但是，反映1如果通过绿色植物生长进行的生物捕获是DAC 1.0，则DAC 2.0是可以提高效率或存储结果的工业规模捕获系统。作为类似物，将基于土壤中细菌的肥料的固氮方法与Haber-Bosch工艺进行比较。后者直接从大气中吸收氮，并以合理的效率将其转化为可直接使用的氨化合物。 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月5空间的新生性质以及需要解决的开放技术和创新挑战，重点应该放在DAC 2.0技术和开发上。对于这些技术，关键的统一要素是流程的工业性质，它可以实现供应链和扩大规模的机会。这也表明，DAC 2.0技术可能不受资源可用性（例如适合森林生长的土壤和生物群落）的直接影响。此外，对于DAC 2.0，所得产品（形式包括矿物质，碳氢化合物或压缩气体）可能会在经济中不释放碳的其他部分（如建筑材料）中有其他用途。因此，这些额外的产品和材料途径是PPC的关键组成部分。这两个发展轨迹都必须视为减碳和减排方法的延伸，并与之协同工作。因此，生物捕获以及其他捕获和还原社区也应参与DAC PPC的形成，执行和治理。最后，虽然最初的重点应该放在基于美国的工作上，但仍有很多工作要做。可以考虑通过增加外国成员或将这种方法特许经营给志趣相投的伙伴和盟友来进行扩张。2.手术PPC的重点应该放在DAC 2.0途径的研发合作领域，同时与感兴趣的公众合作，以确保部署和扩展途径能够影响受影响的社区和地区。其他关键领域包括劳动力和供应链开发。零净额的执行要求整个生态系统和市场协同工作。 PPC可以提供方法，以确保以协调一致的方式考虑和发展新生市场，同时利用私营部门和政府的投资来获得更广泛的共享知识资本。围绕这些技术的健康研发生态系统将要求PPC召集各个子社区（具体示例请参见图2），并促进有益于利益相关者和公共利益的合作研究和针对性的研发。至关重要的是，PPC必须专注于启用试点计划并制定监管方法和市场方法，以确保早期的碳捕集定价和商业模式符合该财团的基本公共宗旨。 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月63.价值PPC在多个领域提供价值。一个是组织充满活力的对DAC有兴趣的各方社区，包括在竞争者之间进行竞争前但受保护的对话，并审核成员以确保所有成员适当地承担安全性，知识资本和财产方面的顾虑。图2：财团的结构另一个是在市场尚不存在，竞争带来的伤害大于帮助的区域中，帮助确定竞争对手之间的共同需求。鉴于CO2储存市场的起步状态以及为CO2直接空气捕获产品支付费用的方式，该领域的许多方面仍处于竞争前状态。 PPC为此类对话提供了一个重要的论坛。最后，PPC成员和联邦发起人可以共同发起提案请求和其他筹资机会，以鼓励就有益于更广泛生态系统的成员商定的关键主题进行研发工作。4.管治一个中立的机构，例如一个地位很高的非营利组织，可以与政府发起人和主要的私营部门推动者协同工作，以建立一个核心运营机构。这种平台方法将建议一个由非营利性小型执行团队领导的管理团队，其董事会成员分别来自大型和小型公司以及美国机构。来自学术界和更广泛的致力于解决气候变化问题的伦理解决方案的社会的广泛科学指导将是整个监督结构的关键部分。与所涉及组织的规模有关的相对较低的会费将支持主要的平台运营。同时，联邦赞助商和PPC成员可以同时支持合作研究和开发机会，从而实现成员之间的协调研究和共享成果。 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月75.轻的在可能的情况下，法律结构应集中于使财团中的实体之间能够进行对话。如果首先花费时间在社区建设上，则可以通过其他交易机构或合伙中介协议等机制来提高政府的参与度。适当的分阶段实施流程（例如，通过意向书，通过初步的计划以及通过会议和召集进行审核工作）也可以在适当的情况下帮助建立其他结构，以保护通过财团的努力而获得的知识产权和资本保护。在可能的情况下，应考虑许多财团采用的公平和非歧视性方法。总体而言，通过与成员库的互动来建立良好的意愿和展现价值将是首要任务，重点是研发工作，并要求在制定和签署参与协议后委托提案进行发布。参考（EFI 2019）“清除空气”报告，网址为https://energyfuturesinitiative.org/efi-reports（IPCC 2018）``全球升温1.5 C''，https://www.ipcc.ch/report/sr15/summary-for-policymakers/（NAS 2019）“制定二氧化碳清除和可靠封存的研究议程”，https：//www.cn.microsoft.com/en-us/library/library.aspx。 nationalacademies.org/我们的工作/为二氧化碳的清除和可靠隔离提出研究议程（拉森，赫恩登和希特布兰德2020年）“规模扩大”，约翰·拉森，惠特尼·赫恩登和盖伦·希特布兰德，https：//rhg.com/research/capturing-new-jobs-and-new-business/（Taylor 2020）“公共目的财团：通过公共使命实现新兴技术”，雅各布·泰勒（Jacob Taylor），https：//www.belfercenter.org/publication/public-purpose-consortium-enabling-emerging-technology-public-mission（UNEP 2017）“ 2017年联合国环境年度报告”，https：//www.unenvironment.org/resources/un-environment-annual-report-2017 使美国在2050年净零市场中处于技术领先地位|贝尔弗科学与国际事务中心| 2021年2月8附录：科学与政策背景有许多技术和政策是我们减少大气中二氧化碳（CO2）的关键。这种方法的核心是在减少排放和转向可持续能