两个世纪以来，化石燃料的燃烧向大气中排放的二氧化碳(一种强大的温室气体)超过了自然界所能吸收的。随着二氧化碳的积累，它吸收多余的热量导致全球变暖大多数情景都显示，现在大气中有如此多的二氧化碳仅仅停止排放是不够的为了稳定气候，人类还必须清除空气中的二氧化碳。

美国能源部有一个新的目标扩大规模直接空气捕捉这是一种利用化学反应的技术从空气中捕获二氧化碳．虽然联邦政府对碳捕获的资助经常招致批评，因为一些人认为这是继续使用化石燃料的借口，但以某种形式的碳去除很可能会受到批评仍然是必要的IPCC的报告显示。机械脱碳技术正在发展和运行中非常小的规模部分原因是目前的方法过于昂贵和能源密集型。但新技术将在今年进行测试，这将有助于降低能源需求和成本。

我们询问了亚利桑那州立大学的一位教授Lackner克劳斯他是直接空气捕捉和碳储存领域的先驱，对这项技术的现状和发展方向进行了介绍。

什么是直接碳去除?为什么认为它是必要的?

当我在20世纪90年代初对碳管理产生兴趣时，推动我的是对碳在环境中堆积的观察。它需要自然数千年的时间来去除二氧化碳，我们在朝着更高的二氧化碳发展浓度远远超过了人类所经历的。

人类无法承受环境中漂浮着越来越多的多余碳，所以我们必须把它们清除出去。

并不是所有的排放源都很大，比如发电厂或工厂在那里，我们可以捕获排放出来的二氧化碳。因此，我们需要处理排放的另一半——汽车、飞机、在你的煤气炉排放二氧化碳时洗热水澡。这意味着从空气中吸收二氧化碳。

由于二氧化碳在空气中迅速混合，所以二氧化碳在世界上的哪个地方被去除并不重要——去除二氧化碳的影响是一样的。所以我们可以把直接空气捕捉技术放在我们计划使用或储存二氧化碳的地方。

储存方法也很重要。仅仅储存二氧化碳60年或100年是不够的。如果100年后，所有的碳都回到了环境中，我们所做的只是照顾好自己，我们的孙辈必须重新解决这个问题。与此同时，世界能源消耗正在以大约每年2%．

除了成本之外，人们对直接空气捕捉的抱怨之一是它是能源密集型的。能源消耗能减少吗?

直接空气捕捉的两大能源消耗是运行风扇吸入空气，然后加热提取二氧化碳。两者都有减少能源需求的方法。

例如，我们偶然发现了一种材料，它在干燥时吸收二氧化碳，在潮湿时释放二氧化碳。我们意识到，我们可以将这种材料暴露在风中，它会装载二氧化碳。然后我们把它弄湿，它就会释放二氧化碳在某种程度上，它比其他系统消耗的能量要少得多。增加可再生能源产生的热量会使二氧化碳的压力更高，所以我们有一种二氧化碳气体和水蒸气混合，从中我们可以收集纯二氧化碳。

如果采集是被动的，我们甚至可以节省更多的能源——不需要有风扇来吹空气;空气自己移动。

我的实验室正在创建一个方法来做到这一点，叫做机械的树木．它们是高高的垂直圆柱状的唱片，上面涂着一层化学树脂，直径约5英尺，唱片之间间隔约2英寸，就像一叠唱片。当空气吹过时，圆盘的表面会吸收二氧化碳。大约20分钟后，碟片就满了，它们会沉入下面的桶里。我们把水和蒸汽放进去，把二氧化碳释放到一个封闭的环境中，现在我们就得到了水蒸气和二氧化碳的低压混合物。我们可以回收加热盒子的大部分热量，所以加热所需的能量非常小。

通过使用水分，我们可以避免大约一半的能源消耗，其余的使用可再生能源。这确实需要水和干燥的空气，所以它不是在任何地方都理想，但也有其他方法。

二氧化碳能安全长期储存吗?有足够的储存量吗?

我从20世纪90年代开始研究矿物封存的概念，在洛斯阿拉莫斯领导一个小组。实际上，世界可以利用二氧化碳是酸性的，而某些岩石是碱性的这一事实，永久性地消除二氧化碳。当二氧化碳与富含钙的矿物质发生反应时，形成固体碳酸盐．通过将二氧化碳矿化像这样，我们可以存储几乎无限量的碳永久存在。

例如，这里有很多玄武岩-火山岩冰岛与二氧化碳发生反应并在几个月内将其转化为固体碳酸盐。冰岛可以向世界其他地方出售碳封存证书，因为它为世界其他地方储存二氧化碳。

在德克萨斯州的二叠纪盆地也有巨大的地下油藏。那里有大量的盐水含水层。在海底一公里以下的北海，能源公司Equinor一直在从一个天然气加工厂捕获二氧化碳并储存起来每年排放一百万吨二氧化碳从1996年开始，避开了挪威二氧化碳排放税．我们可以进行矿物封存的地下储藏量远远大于我们对二氧化碳的需求。问题是有多少能转化为已探明储量。

我们也可以使用直接空气捕捉关闭碳循环这意味着二氧化碳被重复利用、捕获并再次使用，以避免产生更多的二氧化碳。现在，人们使用化石燃料中的碳来提取能源。你可以将二氧化碳转化为合成燃料——汽油、柴油或煤油——通过将捕获的二氧化碳混合在一起，这些燃料中没有新的碳绿色的氢用可再生能源创造。这种燃料可以很容易地通过现有的管道运输，并储存多年，所以你可以在冬天的晚上在波士顿使用去年夏天在西德克萨斯州收集的阳光来生产热量和电力。一箱“合成燃料”成本不高，而且比电池更划算。

美国能源部(Department of Energy)设定了一个新目标，将二氧化碳去除的成本削减至每吨100美元，并在十年内迅速扩大规模。要怎么做才能让这成为现实?

能源部吓到我了，因为他们说得好像技术已经成熟了。在忽视这项技术30年之后，我们不能只是说有公司知道如何做，我们所要做的就是推动它向前发展。我们必须假设这是一项新兴技术。

Climeworks是最大的商业直接捕获公司，它以每吨大约500到1000美元．太贵了。另一方面，以每吨50美元的价格，全世界都能做到。我想我们能做到。

美国每年消耗大约700万吨二氧化碳商人二氧化碳想想碳酸饮料，灭火器，粮仓用它来控制有爆炸危险的谷物粉。平均价格为60- 150美元。所以低于100美元有市场。

你真正需要的是一个监管框架，说我们要求二氧化碳被封存，然后市场将从今天的捕获千吨二氧化碳转变为捕获十亿吨二氧化碳。

你认为这项技术在10年后会走向何方?

我看到的是一个放弃化石燃料的世界，可能是逐渐的，但有一个长期捕获和储存所有二氧化碳的任务。

我们的建议是，当碳从地下排出时，它应该与等量的去除相匹配。如果你用煤、石油或天然气生产了1吨碳，你需要消耗1吨碳。不一定是相同的重量，但一定要有扣押证明这保证了它已经被保存起来，而且它必须保存100多年。如果所有的碳从出土的那一刻起就被认证，那么就更难欺骗系统了。

一个很大的未知数是行业和社会将如何努力实现碳中和。看到公司喜欢微软而且Stripe购买碳信用额以及清除二氧化碳的证书，并愿意支付相当高的价格。

新技术的普及可能需要十年或二十年的时间，但如果经济有吸引力，事情就会发展得很快。第一架商用喷气式飞机于1951年问世。到1965年，它们已经无处不在。

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克劳斯·拉克纳(Klaus Lackner)是亚利桑那州立大学工程学教授和负碳排放中心主任。本文最初发表于谈话．