應對氣候變化看似理想且直接的解決方案之一是從大氣中高效地吸除溫室氣體。但一項新的研究發現，這種提議非常不切實際且極其昂貴。
總統的科學顧問約翰·霍爾德倫和能源部長朱棣文過去曾表示支援捕獲和儲存空氣中的汙染物，以此作為減緩全球氣溫上升的一種措施。然而，在本月早些時候發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文中，研究人員發現，試圖洗滌空氣比從一開始就防止空氣變髒要昂貴得多。
對於進行這項研究的科學家來說，空氣捕獲被證明在很大程度上是一廂情願的想法，它分散了人們對更有效的應對汙染和氣候變化策略的注意力。“我們認為澄清記錄很重要，因為[空氣捕獲]具有政策影響，”麻省理工學院能源計劃高階研究工程師兼報告作者之一霍華德·赫爾佐格說。他說，空氣捕獲之所以具有吸引力，是因為它讓人們可以在不改變任何能源使用的情況下矇混過關。
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空氣捕獲涉及使用過濾器、化學反應或特殊材料來收集二氧化碳等溫室氣體。許多這些技術已經存在於工業用途中，以防止二氧化碳進入關鍵工藝，並淨化航天器和潛艇上的空氣。使用這些工具應對氣候變化的問題在於，從大氣中提取二氧化碳是資源密集型的。“[空氣捕獲]需要大量能源。我們產生二氧化碳排放的原因是我們使用了大量能源。透過燃燒大量能源來控制二氧化碳是沒有意義的，”赫爾佐格說。
空氣捕獲的另一個挑戰是，覆蓋地球表面的大氣層非常巨大，而二氧化碳只是其中的相對較小的一部分。科學家們研究了市場上一些現有的空氣捕獲策略，並計算了它們在大規模淨化空氣方面的效率和成本。“我建議研究效率應該如何作為目標材料稀釋程度的函式，”二氧化碳管理公司 C12 Energy 總裁兼論文合著者之一庫爾特·曾茨·豪斯說。
小針，大草堆
他解釋說，該團隊研究了碳提取系統在室外空氣稀釋的情況下淨化空氣需要多少能量，這與工廠和燃煤電廠煙囪中濃度較高的二氧化碳不同，在煙囪中通常建議使用碳洗滌系統。從大氣中收集二氧化碳需要梳理的空氣量是發電廠所需空氣量的 300 倍。“在大草堆中找針比在小草堆中找針更難，”豪斯說。
研究人員發現，企業家和科學家之前對空氣捕獲的成本和效率估計過於樂觀。從空氣中提取二氧化碳的成本可能超過每噸 1,000 美元，而安裝在煙囪中的系統的成本為每噸 50 至 100 美元。“我們並不是說從空氣中去除二氧化碳是不可行的；我們想問這是否是緩解氣候變化的一種經濟方式，在這裡我們非常清楚地表明它不是，”赫爾佐格說。
豪斯還指出，從空氣中提取一定量的二氧化碳所需的能量大於燃燒產生二氧化碳的煤炭所獲得的能量。換句話說，用燃煤發電執行空氣捕獲系統會產生比它清除的更多的汙染。“如果你用天然氣供電，你就收支相抵，這毫無意義，”豪斯說。
豪斯認為，空氣捕獲在應對氣候變化方面有效的唯一方法是使用太陽能或風能等可再生能源供電，在這種情況下，最好是將能源輸回電網以取代化石燃料發電。“為了使空氣捕獲有效，人們基本上必須在商業分離系統中大大改進我們迄今為止所取得的成就，”他說。
然而，還有其他捕獲碳的方法。“可能最實用的一種是生物方法，例如樹木和植被。這是由太陽能驅動的。這並不便宜，但它比[空氣捕獲]更可行，”赫爾佐格說，並指出使用植物控制碳排放將需要大量土地。
另一種方法是在源頭阻止碳排放，使用現有技術從工業場所捕獲二氧化碳，然後將其儲存在地下或重新用於製造。已經有化石燃料發電廠使用這些系統，但成本仍然是一個問題。“它與大規模可再生能源和核電處於同一水平，”赫爾佐格說。“與基礎系統相比，它們都不便宜。”
伍茲霍爾研究中心的生態學家皮特·貝克說，更頻繁的野火和蟲害——本身也受到氣候變化的影響——可以幫助加速這種轉變。
貝克的工作將植被生長的衛星觀測與樹木年輪資料相結合，表明雖然北方寒帶針葉林的北部地區正在蓬勃發展，但阿拉斯加布魯克斯山脈以南的樹木生長因乾旱脅迫而正在放緩。
“我們看到北方寒帶針葉林的理想範圍正在向北移動，”貝克說。“我不知道臨界點和政權廣泛變化會在什麼時間尺度上發生，但我認為我們現在正處於一個階段，問題是它們是否可能在 21 世紀的時間尺度上發生。”
經 Environment & Energy Publishing, LLC. 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net，202-628-6500