德国生物基二氧化碳去除技术的区域情景分析：实现气候中和的多路径探索

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【字体：大中小】 时间：2025年08月26日 来源：GCB Bioenergy: Bioproducts for a Sustainable Bioeconomy 5.9

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　　这篇综述系统探讨了生物基二氧化碳去除（bioCDR）技术在德国实现2045年气候中和目标中的关键作用。研究通过PESTEL框架（政策、环境、社会、技术、经济、法律）结合生物质类别，构建了四种情景叙事（成本优化组合、限制性组合、爆发式发展、实施障碍），强调了政策和社会驱动因素对生物基CDR部署的决定性影响，为区域化负排放战略提供了科学依据。

摘要

生物基二氧化碳去除（bioCDR）作为德国实现2045年气候中和目标的必要补充策略，涵盖生物能源碳捕集与封存（BECCS）、自然碳汇增强和生物基建筑材料等多路径。研究通过区域利益相关者参与，识别出政策、社会、技术经济和生物质生态四大类14个关键驱动因素，构建了四类情景叙事，揭示了政治意愿和社会接受度是影响部署的核心杠杆点。

1 引言

1.1 生物基二氧化碳去除

大气中仅占0.04%体积的CO₂是全球变暖主因。德国需在2050年通过bioCDR抵消45-80 Mt CO₂当量残余排放。相比直接空气捕集等技术，bioCDR具有生态系统服务协同效益、低能耗和高技术成熟度（TRL 8-9）优势，但大规模BECCS存在土地占用风险。研究将19种概念分为农业土壤（AS）、泥炭地（PC）、森林管理（FM）、长效建材（LLBM）和BECCS五类。

1.2 气候中和情景

德国现有气候情景中土地利用碳汇贡献差异显著（0-59%）。区域化分析显示，分散式BECCS在供应链安全和负排放潜力方面具优势，但受限于CO₂管道等基础设施。欧洲NEGEM项目的情景研究缺乏明确驱动因素描述，凸显本研究系统性框架的价值。

1.3 公众认知

调查显示"自然解决方案"更易获公众支持，但"自然vs技术"的二元对立过于简化。利益相关方对BECCS的争议集中在工业区实施可行性，而泥炭地复湿在人口稀少的梅前州更受青睐。

2 方法

2.1-2.3 驱动因素识别

采用改良PESTEL框架，通过63名区域利益相关者的33份问卷、32次访谈和4次研讨会，收集环境、技术和社会多维评估数据。最终筛选出14个关键驱动因素，如政策类的"法律约束工具"（欧盟2024年碳清除认证框架）和社会类的"地方优先事项"。

2.4-2.6 情景构建

通过点投票法确定驱动因素权重，构建四类情景：

1.
成本优化组合：均衡部署所有技术，考虑区域特异性
2.
限制性组合：2a仅分散式方案/2b仅自然碳汇
3.
爆发式发展：政治支持强劲，突破BECCS实施瓶颈
4.
实施障碍：监管缺失导致市场停滞

3 结果

3.1-3.3 关键驱动趋势

技术经济驱动显示：

•
BECCS需新增碳捕集单元和管道（CAPEX下降30%）
•
长效建材TRL从4-6提升至9
•
农业土壤碳汇效率受限于德国《肥料法》

生物质驱动表明：

•
德国能源作物面积将从239万公顷降至216万公顷（2050年）
•
废弃物潜力从517 PJ增至774 PJ

3.4 情景差异

政策和社会驱动呈现最大变异：

•
"爆发式"情景中CO₂价格升至612€/吨（2050年）
•
"实施障碍"情景缺乏碳信用认证体系

4 讨论

4.1 跨研究比较

与欧洲LPJmL模型相比，本研究更强调社会驱动因素。区域分析揭示：历史排水造田传统使梅前州泥炭地复湿具备技术可行性，但面临农户抵制；莱茵-内卡工业区则更适配BECCS。

4.2 环境影响

自然碳汇可能通过改变地表反照率产生气候反馈，而生物炭生产影响空气质量和土壤微生物群落。长效建材与BECCS的终端组合可延长碳存储周期。

5 结论与展望

研究证实bioCDR部署高度依赖监管框架和社会接受度。后续将通过BENOPTex模型量化各技术贡献，支持德国长期负排放战略制定。区域转型需重点关注：

•
工业区CO₂管道网络建设
•
泥炭地复湿的生态补偿机制
•
木质建材建筑规范修订

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