随着化石燃料的大规模使用、森林砍伐和土地利用方式的变更，人类活动导致大气中的温室气体浓度不断增加，引起全球气候变暖。为应对日益严峻的气候挑战，力争在本世纪中期实现碳中和是全球共同的使命。实现碳中和的路径是什么？实现碳中和的技术突破方向是什么？如何监测和计量碳排放？本文汇聚来自8个国家、52个单位的58位学者（8位院士），系统评述了碳中和技术及前景，为全球实现碳中和提供支撑。

1. 可再生能源技术

Technologies for renewable energy

对标碳中和，实现一次能源有序减量替代，需大力发展可再生能源。可再生能源是一个完整的技术体系，不仅需要太阳能、风能、地热能、海洋能等，更需要储能技术的配合，形成真正的新能源体系。核能与氢能具有清洁低碳、绿色环保等优点，是实现碳中和目标的重要技术；生物质能也是实现能源结构调整的重要支撑。本文总结了可再生能源大规模应用中的关键核心技术，以及这些关键核心技术对实现碳中和目标的影响，同时对这些技术未来的发展进行了展望（图2）。

图2 可再生能源技术

2. 增强全球生态系统碳汇技术

Technologies for enhancing C sink in global ecosystems

为实现全球生态系统碳中和，迫切需要减少农业食物源温室气体排放和提高生物圈的碳固持量（图3）。选育优良作物和家畜品种，农田精准灌溉、施肥与土壤增碳，优化家畜饲养和粪便管理，变革基于土地利用的动植食物生产等措施，以减少农业食物源温室气体排放；实施可持续管理森林草地生态系统，增强岩石风化作用和采用生物炭技术等措施提高陆地生态碳汇；通过保护滨海湿地与海洋生态系统，实施可持续海水养殖、人工涌升流和陆海一体化战略，提升海洋生态系统碳汇能力。

图3 全球生态系统温室气体流通量、减排和吸收策略

3. 解决全球废弃物碳足迹问题

Tackling the C footprint of global waste

作为减少全球废弃物碳足迹的有效策略，将固体废弃物转化为生物炭，能够减少温室气体排放，实现碳封存，有利于促进循环经济发展。大量有机废弃物，如植物残体、牲畜粪便、厨余垃圾、工业生物垃圾、动物尸体等，都可制备生物炭。生物质炭可用于土壤改良、环境修复、化学品生产、建筑材料和饲料配方（图4）。

图4 零废弃生物炭作为可持续发展的碳中和工具

4. 碳捕集、利用和储存的技术

Technologies for C capture, utilization, and storage

CCUS是捕集、利用和储存CO₂的技术，对实现碳中和至关重要。CCUS需要技术创新以实现低成本和近零能耗捕集，同时实现碳封存与地下资源开采协同和风险管理技术。未来的突破方向：化学链燃烧、多联产、化石能源和可再生能源互补捕集CO₂等技术。CO₂转化为燃料或者化工品也是碳减排的重要途径（图5）。

图5 工业体系二氧化碳捕集技术发展的路线图

5. 卫星对地观测与数字地球技术

C neutrality based on satellite observations and digital earth

卫星对地观测和数字地球技术是空天地一体监测碳循环的重要手段，能为碳中和研究提供高时空分辨率的基础观测数据和分析工具。碳卫星、多光谱卫星为监测温室气体浓度提供数据支撑；数字地球技术综合全球植被、大气、气候数据，为自然生态系统碳收支提供时空分析与可视化展示。

总结与展望 | Conclusions & perspectives

世界正朝着碳中和迈进，未来需构建以清洁能源为主体的新型电力系统，实现一次能源有序减量替代和可再生能源的大规模应用；统筹生态系统保护和固碳功能，推进基于土地利用与食物生产变革，提高陆海一体生态碳汇；优化生物炭生产和生命周期过程，制定标准推进低碳产业发展；利用多联产技术、化学链燃烧技术、化石燃料与可再生能源互补技术，解决CCUS技术推广高能耗高成本障碍；发展新型卫星，全面监测温室气体排放和陆海碳汇，星地协同增强碳收支核算能力。全球须通力合作、技术共享，以早日实现碳中和与可持续发展。

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