CO2 作为主要的温室气体，是全球变暖和海洋酸化的主要驱动因素。由于可能超出碳预算，我们需要在 2050 年前建立负排放时期，即从大气中去除的 CO2 多于添加的 CO2。实现净零排放主要有四种途径：1）在化石排放源进行捕获，2）生物能源与碳捕获和储存（BECCS），3）从空气和水中进行直接捕获，4）基于自然的解决方案。根据捕获的碳是利用还是储存，这些途径会导致排放减少、碳中和或负排放。
碳捕获技术：
- 化石燃料源捕获：技术成熟，成本约为 30-80 美元/吨 CO2，主要应用于发电厂、炼油厂等大型工业设施。
- BECCS：成本介于 15-400 美元/吨 CO2，目前主要用于生物乙醇生产，预计到 2030 年产能可达 40 Mt/年。
- 直接空气捕获（DAC）：技术较新，成本约为 100-300 美元/吨 CO2，目前最大工厂产能为 0.004 Mt/年，计划到 2050 年建设 130 个 DAC 设施。
- 直接水捕获（DWC）：新兴技术，效率高，但成本尚不明确。
- 基于自然的解决方案（NBS）：利用生态系统捕获和储存 CO2，包括植树造林、森林管理、湿地恢复等，目前技术潜力约为 24 Gt/年，但需考虑可持续性和社会经济因素。
碳捕获的利用或储存：
- 排放减少：化石燃料源捕获的 CO2 若永久储存，可减少排放；若利用，则实现碳中和。
- 碳中和利用：生物来源、直接捕获或 NBS 捕获的 CO2 若利用，可实现碳中和；若储存，则实现负排放。
- 短期利用：CO2 作为工业原料，广泛应用于化肥、食品饮料、金属生产等领域，需求量预计为 1.6-6 Gt/年。
- 短期储存：植物和树木通过光合作用吸收 CO2，但储存时间有限，通常为 100 年以内。
- 长期利用：CO2 可转化为稳定持久的产品，如建筑骨料、水泥等，储存时间可达数千年。
- 长期（永久）储存：将捕获的 CO2 储存在地质构造中，使其永久储存数千年。
需求与供应：
- 负排放需求：IPCC 预测，到 2050 年需要约 6 Gt/年的负排放，到 2100 年需要约 14 Gt/年。
- 短期利用需求：预计需要 1.6-6 Gt/年的 CO2 用于工业原料。
- BECCS 和 NBS 供应：BECCS 技术潜力为 4 Gt/年，NBS 技术潜力为 5 Gt/年，两者加起来仍无法满足负排放需求。
- 直接捕获需求：到 2100 年，需要 2.6-11.2 Gt/年的直接捕获能力，以满足负排放和短期利用需求。
差距与建议：
- 能力差距：目前已安装和宣布的 DAC 能力远低于目标，存在 2.6-11.2 Gt/年的能力缺口。
- 公司行动：企业应考虑将直接捕获技术纳入其净零排放战略，通过投资研发、试点项目、监管参与等方式推动技术发展。
- 政府作用：政府应制定强制性目标，将直接捕获 CO2 利用纳入最终产品，将负排放纳入官方监管和气候目标，并通过补贴、研发支持、基础设施发展等方式推动技术发展。
结论：直接捕获技术是实现净零排放目标的关键，需要政府和企业共同努力，加大投资力度，推动技术进步和规模化应用。
