木材碳封存技术：应对气候变化的低科技方案

如何通过“木材碳封存”帮助减缓气候变化？

人类限制全球变暖、减轻未来气候灾害严重性的时间窗口有限。在减缓温室气体排放的努力大多进展缓慢的背景下，研究人员正在急切地寻找从大气中清除碳的现实方法。一些引人注目、承诺从空中吸走污染物或在它们进入大气前从烟道中清除的高科技方案吸引了关注和投资，但效果远未达到预期。如今，越来越多的科学家和企业家正在尝试一种简单得多的方法：收集大量的原木、树枝、木屑和锯末——然后将它们埋起来。

根据最近发表在《自然-地球科学》上的一项研究，木材埋存，也称为木材碳封存或生物质埋存，每年有可能储存超过120亿吨的二氧化碳，并使全球变暖减少超过0.35摄氏度。这个差异听起来很小，但防止零点几度的升温可以阻止极地冰盖完全崩解、珊瑚礁崩溃以及其他气候临界点被触发。

该研究的主要作者、康奈尔大学生态系统生态学家罗毅齐表示：“如果我们想从大气中去除二氧化碳，我们基本上需要在陆地、海洋或地质结构中创造新的储存库。”

木材碳封存的工作原理

这个概念很直接：木材碳封存不是建造巨大的机器来收集大气中的二氧化碳并将其注入地壳数英里深处，而是简单地将材料从地球快速的生物碳循环转移到慢得多的地质碳循环中。

马里兰大学气候科学家、生物质埋存领域的先驱曾宁（未参与这项新研究）说：“仅陆地植物每年吸收的碳就是我们化石燃料排放量的六倍。但几乎所有碳都会随着树叶落下、树木死亡和腐烂而回到大气中。”然而，如果二氧化碳被埋在仅几码深的泥土下——在那里细菌不再拥有分解木质组织所需的氧气——那么其中的碳就很少或完全不会被释放。如果每年在地上腐烂的木质碎片中即使只有一小部分以这种方式处理，要达到政府间气候变化专门委员会（负责为全球气候政策提供信息的联合国机构）同意的、为将地球温升控制在2摄氏度以内而必须在2050年前实现的每年100亿吨碳清除目标，就会更容易。

罗毅齐及其团队的新研究表明，仅全球伐木就涉及足够多的木材来达到这一基准。在以伐木为主的森林中，等待被砍伐的树木每年吸收约1700亿吨碳，其中140亿吨存在于木材中。研究人员认为，所有这些木材最终都会以某种形式被浪费掉：加工前从树上砍下的树枝、锯木厂的废料、填埋的家具、拆除的房屋。如果所有这些木材都能被收集并埋存，而不是焚烧或任其分解，那么这140亿吨碳每年都将被安全地清除。根据研究团队的模型，到2100年，这将累计从大气中清除至少7700亿吨碳，使全球“温控器”至少降低0.35摄氏度。

加州州立理工大学洪堡分校的教授兼碳核算专家凯文·芬格曼表示，没有理由怀疑这项研究的数学计算或方法。但随着这项拟议技术在实际世界中实施，实践者需要仔细、准确地计算他们的封存库阻止了多少碳进入大气。这将涉及评估如果没有干预，这些木材的命运将会如何——这绝非易事。芬格曼说：“要证明如果我们没有埋存这堆特定的生物质，它会变成什么样，这介于困难和不可能之间。我们永远无法真正知道。”

实践中的木材碳封存

当然，在实践中，将每一片木材废料从垃圾箱转移到土质封存库，并实现罗毅齐计算出的最大碳封存量，可能并不可行。但从木材和林业项目中收集废料是可行的，一些初创公司已经开始这样做。

例如，在某中心的科罗拉多州，赛奇·布什曼和他的公司Woodcache收集并埋存了旨在降低火灾风险的森林疏伐作业中留下的伐木废料，使其免于在露天焚烧或腐烂。他们声称，仅他们的第一个商业项目就应能防止超过10万吨二氧化碳释放到大气中，并且他们正在美国西部山区和东南部开发更多项目。

另一家初创公司Mast Reforestation，在蒙大拿州的一片私人土地上埋藏了被烧毁的树木。这些树木已被土地所有者砍伐并堆放；这些原木堆最初计划被焚烧以降低火灾风险。该公司首席执行官格兰特·卡纳里表示，第一阶段已清除了估计5000吨碳，长期来看有潜力清除3万吨碳。他们出售的碳信用将用于资助在被烧毁和裸露的土地上进行重新造林，卡纳里希望在美国西部的烧毁森林中重复这一计划。曾宁也拥有自己的公司Carbon Lockdown，该公司已在某机构的东北部完成了几个示范项目，并有一个5000吨的项目正在进行中。

尽管需要更多研究来证明生物质埋存在实践中是否如理论所言那样有效，但曾宁自己的研究表明，埋在黏土中的木材可以保持稳定数千年。黏土的细粒结构确保了几乎没有氧气接触到埋藏的木材，从而阻止细菌分解它。2013年，他的团队发掘出了一根在黏土中保存了3775年的红杉原木。

但无论过去展示了什么，每个木材封存库都必须进行严格监测，以确保木材按计划保持稳定。这就是为什么Mast、Woodcache和Carbon Lockdown设计的木材封存库都包含仪器，例如监测土壤表面释放的甲烷。异常高的数值可能表明木材的分解速度快于预期，这意味着可能需要打开封存库并可能重新设计。

某机构布法罗大学专注于碳清除和地球工程的环境社会科学家霍莉·吉恩·巴克表示，虽然实施木材碳封存存在一些潜在障碍——例如对道路能否承载重型机械的担忧，或者获取银行融资的问题——但与大型直接空气捕获机器相比，这类阻碍较少。她说，社区更有可能支持他们认为自然的事物，而不是涉及在他们社区铺设数英里管道（这在许多直接捕获情景中是必需的）的方案。

鉴于大量资金正涌入更复杂和未来主义的气候科技项目，罗毅齐论文的含义让巴克感到有趣。“如果答案只是挖个洞，然后把一些木材放进去呢？”她说，“一个幼儿园的孩子都能想明白。”
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