限制气候变化需要实现二氧化碳净零排放。尽管大幅减少化石燃料排放至关重要，但这不足以实现将全球升温控制在比工业化前水平高1.5°C或 2°C的国际目标。《巴黎协定》确定的这一目标旨在通过将全球平均气温的升幅控制在这一限度内，避免气候变化的严重影响。要实现净零排放，就必须采取方法清除大气中的二氧化碳，即二氧化碳清除（CDR）。工程型CDR方法，如直接从空气中捕获二氧化碳，既昂贵又耗能。基于自然的CDR方法，如植树造林，成本较低，但面临土地使用竞争、可推广性和碳泄漏风险。在本期《科学》（Science）的第1454页，Zeng等人介绍了一种混合自然工程的CDR方法，该方法的灵感来自于埋藏在地下3775年的原木，可有助于实现1.5°C的目标。
森林是气候变化讨论的核心，因为森林在自然碳循环中扮演着重要的陆地碳汇角色。森林通过光合作用从大气中固碳。这些碳储存在含碳量约为50%的木材中，不同物种的含碳量不同。这些碳通过燃烧（森林火灾或用于火险管理的计划烧除）或木质生物量的分解被释放回大气中。在全球范围内，枯木每年可排放10.9 ± 3.2 Gt（千兆吨或十亿吨）的碳，高于化石燃料的人为碳排放量。如果有一种方法能将木材中的碳储存时间延长至数百年或更长并防止碳被释放回大气中，那么它必然会成为一种有效的CDR方法。
树木通过光合作用固碳，但木材腐烂会将碳释放到大气中。将木材埋进一个用低渗透性粘土覆盖的密室中，可以防止木材腐烂，阻止碳被释放。
Zeng等人描述了实现枯木碳储存的途径，介绍了一种CDR方法——将可持续来源的木材埋入一个被称作“木材拱顶”的地下工程结构中，以防止木材腐烂。这种方法的灵感来源于作者在加拿大魁北克圣皮耶（Saint-Pie，位于蒙特利尔以东50公里）发现了一根古老的东部红柏原木。这根木头是在地下2米处被发现的，周围是粘土。碳-14分析表明，这根木头已有3775 ± 35年的历史。扫描电子显微镜显示，晚材部分（latewood，生长季节晚期产生的木材）保存完好。
这根原木随时间的推移损失了多少碳，直接影响到埋藏木材以进行长期碳储存的可行性。通过将古木与保存了数千年的完好的木材样本进行比较，很难估算碳损失。为了解决这一问题，Zeng等人将古木原木的一端和同一树种的现代木材样本切开，比较它们的物理特性和化学成分。Zeng等人发现，虽然古木的密度低于现代样本，但其抗拉强度和主要化学成分相似。全纤维素（包括纤维素和半纤维素）和木质素是木材碳的主要化学成分。全纤维素损失是分析轻微木材腐烂的常用指标。根据全纤维素的损失，作者估计古木样本中的碳损失为5%。这为埋藏木材以进行碳储存提供了证据，而且碳再释放的风险很低。
古木原木的保存条件是实现长期碳储存的关键。Zeng等人认为，古木保存完好的主要原因是粘土的特性，粘土能够创造一个缺氧的环境。氧气、水分和温度是导致木材分解的主要因素。在发现古木的地点——蒙特利尔，水分和温度并不受限。该地点的粘土渗透性较低，有利于形成一个氧气耗尽的环境。真菌和昆虫作为主要的分解者，无法在这种环境中生存。厌氧细菌可以，但它们无法分解木质素，而木质素是保护纤维素结构的最稳定的生物质成分。因此，粗木质残体（如保持原始结构的整根原木）比细木质残体更有利于木材防腐。基于这些发现，Zeng等人建议，将干净的粗木质残体埋入一个由低渗透性粘土覆盖的密室——一个“木材拱顶”——可以复刻氧气耗尽的条件。
Zeng等人的研究表明，木材掩埋可以作为一种低成本、可推广的CDR方法。作者估计CDR成本为每吨100到200美元。在未来十到二十年内，扩大规模并优化工艺有可能将成本降低到每吨30到100美元。未来单个木材掩埋项目的成本可能会有很大差异，这取决于木材的来源和运输距离。因此，与直接从空气中捕获二氧化碳（每吨二氧化碳125美元至335美元）或其他混合自然工程方法——如生物能源与碳捕获与封存相结合（每吨15美元至400美元）——等工程方法相比，木材掩埋在成本上具有竞争力。后者包括利用生物质生产能源，同时将产生的二氧化碳捕获并储存在地下。木材掩埋的优势在于利用未充分利用的木材残留物，如城市树木废料和商业性疏伐产生的森林残留物。它可以被纳入可持续森林管理，尤其是在森林残留物过多和气候变化导致火灾风险增加的地区。据Zeng等人估计，根据潜在的可利用粗木质残体，全球木材掩埋的潜力高达每年10 GtCO2。这种CDR方法的潜力每年在南美洲（3.3 GtCO2）和非洲（2.1 GtCO2）最大，其次是海洋大陆（1.0 GtCO2）、美国（0.51 GtCO2）和中国（0.51 GtCO2），这将补偿这些国家化石燃料排放量的9%到300%。
储存在木材中的碳会通过分解被释放回大气中。
为加快木材掩埋作为CDR方法的进程，需要更多的知识来指导在环境条件不同于蒙特利尔的地点所开展的项目，以及针对各种木材来源或其他生物质类型（如农业生物质）的项目。对CDR的影响进行有效的监测、报告和验证至关重要。目前已为碳市场和碳政策制定了许多此类协议，但只有一项协议适用于生物质掩埋。一些规程使用生命周期评估方法来评估CDR项目的净碳负效应。Zeng等人的初步估算并指出了几个温室气体排放源，如生物质运输和拱顶建造。然而，要量化整个生态系统、供应链和工程木材拱顶的净排放量和环境影响，并了解这些影响如何因地点和木材来源而异，还需要进行全面的生命周期评估。具体来说，这些评估应包括在木材拱顶项目中使用的所有能源和材料对环境的潜在影响，并考虑与生物能源、纸浆和纸张以及耐用木制品等木材替代用途之间的竞争。这些认识对于在全球范围内开发生物质掩埋项目至关重要。
原文以“A woody biomass burial”为题发表于《科学》（science）。
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