地球上的碳一直在参与碳循环过程，碳循环是指碳元素在地球的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换，并随地球运动循环往复的现象。自然界碳循环的基本过程如下：大气中的CO2被陆地和海洋中的植物吸收，然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以CO2的形式返回大气中。

从大气中吸收CO2从而减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制称为碳汇，向大气释放碳的过程、活动或机制称为碳源。植树造林可以增加碳汇，而毁林开荒等行为则会降低碳汇能力，人类燃烧化石能源也会加大向大气中释放CO2，从而造成平衡的破坏，导致大气中的CO2浓度过高，气温升高，形成地球“温室效应”。

一、基于碳循环模型，采用对比分析法，对人类工业化以来的“全球温室气体排放数据”和“森林碳汇数据”进行定向分析

1、温室气体排放统计数据：人类工业化以来地球大气中增加了 1.5 万亿吨CO2。人类工业化以来工业排放CO2总量为3630亿吨。2019年，全球碳排放量达363亿吨。

2、世界森林碳汇统计数据：人类工业化以来森林面积减少了 20 亿公顷，使全球超过万亿吨CO2当量的森林碳汇由“碳库”变为“碳源”。（据《2015 年全球森林资源评估报告》数据估算，世界每公顷森林碳储量533 吨CO2当量。）

对比以上两组数据，可以看到：人类工业化以来，全球因毁林减少的森林碳汇是人类工业排放CO2总量的2.9 倍。由此，可有如下结论：形成气候危机的主因不是工业碳排放，而是森林面积消失带来的地球生态体量的缩减，原有林地上碳蓄积量降低，森林碳汇变为碳源。

二、恢复生态地球化学循环系统规模增加碳汇是应对气候变化的重心

1、采用现代技术恢复森林从而恢复生态地球化学循环系统规模，其目标是移除大气中自工业革命以来新增的 1.5 万亿吨CO2，是增加碳汇的应对气候变化路径。

通过扩大地球生态系统体量，可以将大气中的CO2固定在植物中、土壤内，把地球生态系统恢复到工业革命之前的平衡状态，不仅能提高森林碳汇，形成新的地表碳库，还能恢复土壤、水系等循环平衡，增加生物多样性，最终提高人类生活品质。

2、工业碳减排是通过减少工业过程化石能源使用而减少CO2排放，是减少碳源的应对气候变化路径。

工业碳排放是特定区域、特定时段的环境问题。若某个区域内有化工厂、有火电厂有煤矿，集中在某地治理；某个产业化石能源碳减排严重，可以针对性地治理某个产业。亦即区域经济发展能源使用和污染的矛盾，可以在区域内解决。减少工业碳排放是应对气候变化的重要路径，可以直接减少每年向大气中新增排放的CO2，减少大气中CO2的累计增加。

形成气候危机的主因不是工业碳排放，不是说工业碳减排不重要，而是因为人类工业排放CO2的累计数量，特别是能源消耗产生的CO2总量是千亿吨级的规模，和 1.5 万亿吨的移除任务相比，占比很小。即便是将其全减完，也依然遏制不了全球温升不断增加的趋势。从减排数量和减排效果而言，减少人类工业排放CO2的碳减排路径都不是应对气候变化的主战场。

三、目前全球气候问题面临的严重性在于，达到碳中和的目标，仅仅“减碳”不够，还需要“负碳”。基于人类社会的发展仍旧无法离开碳排放的实事，要实现碳中和解决气候问题，就必须将已经产生的碳进行“去除”

为此，马斯克和 XPRIZE 基金会捐赠1 亿美元以奖励优秀碳捕集技术的方式，来推动碳捕集技术的创新，用碳捕集技术解决人类面临的最大威胁：应对气候变化和重新平衡地球的碳循环。向来致力于气候问题的比尔·盖茨也花了大量时间精力投入到碳捕集技术中。盖茨和他的气候基金，曾投资过多家碳捕集公司——Carbon Engineering、Sustaera 和 Verdox Inc. 等。由此可以看到负碳技术的重要性。

有观点认为：全球控制温室气体排放的大头是化石能源的使用。人类使用能源的需求不可能消失，化石能源如果不能被清洁能源更大规模地替代，捕捉和封存的这点CO2终究赶不上燃烧化石燃料的排放。还有观点表示疑虑，即：虽然现有大规模使用达到去除空气中大量CO2的除碳技术，所需成本极高。但是，对于以恢复生态地球化学循环系统规模增加碳汇的碳减排路径而言，如果没有能够实现低成本、低能耗且大规模的应用的产业路径，仅靠公益性基金、政府资金等方式，难以实现预期目标。

能源不可能三角是指能源系统不可能在安全、低碳、经济三方面同时达到最优。基于创新能源技术和商业模式，以恢复生态地球化学循环系统规模增加碳汇为基础的碳减排路径，既能替代化石能源实现碳减排、又能通过负碳排放减少大气中存量CO2，还能低成本实现大规模固碳，具备市场化投资盈利能力。本文后续将对此做详细介绍。