《华尔街日报》：强化自然之力，从空气中吸收碳

仅靠减排不足以实现限制全球变暖的国际目标，许多气候专家指出——每年还需从大气中清除数十亿吨二氧化碳。

为此，科学家和初创企业正在研究如何优化现有的自然固碳过程，增强其作为碳汇的功能。

有人期待这些技术将催生一个庞大的新兴产业，通过从空气中提取足量二氧化碳来降低地球温度。但这些方案存在环境风险，且效益评估仍具挑战性。

岩石粉尘市场

岩石风化是自然固碳过程之一。含有大气溶解二氧化碳的弱酸性雨水会缓慢分解火山玄武岩等岩石，将CO2转化为碳酸氢盐并最终流入海洋储存数千年。西雅图Lithos Carbon等初创公司正尝试通过向土壤播撒玄武岩粉来推进这一过程。

这需要巨量岩粉：Lithos计划到2030年清除10亿吨二氧化碳，据估算需消耗40亿吨玄武岩——相当于2022年全球燃煤总量的一半。该公司今年拟通过与美国、巴西、欧洲等地农场合作清除约2万吨CO2，向采石场购买采矿副产品玄武岩粉后付费请农民播撒。对农户而言，这种岩粉可替代酸性土壤改良用的石灰。

Lithos Carbon公司正在质谱仪中分析一份用于碳捕获的土壤样本。图片来源：Lithos这之所以成为可能，要归功于碳市场。 去年，支付处理平台Stripe、Meta Platforms、Alphabet、Shopify和麦肯锡共同发起了一项“预先市场承诺”计划Frontier，旨在资助碳去除技术。代表Stripe，Frontier促成了以每吨500美元的价格从Lithos购买640公吨的碳去除。Frontier的创始公司以及今年加入的其他公司表示，计划到2030年投入超过10亿美元，从提供有前景新解决方案的供应商处购买永久性碳去除。

与林业项目产生的碳补偿（通常每吨仅几美元）相比，这一高价反映了增强风化作用长期封存碳的潜力。

Lithos公司的玄武岩粉尘（该公司称其安全且不含重金属）被撒播在田地里以促进碳捕获。图片来源：Lithos弗吉尼亚州Keysville的农民Rick Bennett在163英亩酸性土壤上施用了Lithos的玄武岩，他表示石灰的成本为每英亩150美元或更高。而Lithos为使用玄武岩支付了他每英亩50美元。

“如果有效，那简直是轻而易举的事，”班尼特说。多项实地测试表明玄武岩可以提高作物产量，但他的结果要到收获季节才能知晓。

Lithos联合创始人兼首席执行官玛丽·亚普图片来源：LithosLithos公司根据其去除的二氧化碳量向其他公司出售碳信用。Lithos首席执行官兼联合创始人玛丽·亚普表示，公司可能会向农民收取玄武岩费用，但希望碳信用销售能让Lithos避免这样做。

公司通过土壤样本来测量风化过程，使用的是由Lithos联合创始人、耶鲁大学地球化学家诺亚·普拉纳夫斯基和佐治亚理工学院地球科学家克里斯·莱因哈德开发的测试和软件，他们已不再持有公司股份。目前，尚无公认的方法来测量碳去除率，这取决于土壤化学和粉尘一致性等因素。雨水中未与玄武岩反应的二氧化碳会返回大气。

亚普认为，如果没有严格的标准，这个新兴行业可能会“在发射台上爆炸”。

改变海洋化学

风化过程溶解岩石时，会产生碱性溶液，最终流入海洋。这会引发化学反应，将海洋中已有的二氧化碳转化为稳定的碳酸氢盐和碳酸盐分子，并使海水能够吸收更多大气中的二氧化碳。一些研究人员认为，通过向海洋添加碱性物质或通过电化学过程去除水中的酸，可以加速这一循环。

由Facebook和Meta前首席技术官迈克·施罗普弗本月发起的非营利研究项目"碳入海计划"宣布，已筹集超过5000万美元资金，用于资助实验室研究、实地试验和测量技术开发，以探索改变海洋碱度是否可作为清除二氧化碳的有效方法。

加州大学圣巴巴拉分校正在进行的实验，旨在测量海水对碱度添加的反应。图片来源：本杰明·金"我们正努力在数年而非数十年内取得成果，“施罗普弗表示。

该项目由施罗普弗及Facebook创始人马克·扎克伯格与其妻子普莉希拉·陈的慈善倡议等 philanthropic 支持者共同资助，目前已承诺投入2300万美元。

伍兹霍尔海洋研究所科学家亚当·苏巴斯领导的团队已获得资助，将在马萨诸塞州沿海开展项目。图片来源：碳入海计划在已获资助的九个项目中，伍兹霍尔海洋研究所科学家亚当·苏巴斯领导的团队计划八月在马萨诸塞州沿海启动实验。初期他们将使用无人机向水中添加染料，通过卫星和水下传感器观测扩散情况。由于海水与空气接触时间影响二氧化碳清除率，评估海洋碱度增强（OAE）效果的关键在于了解弱碱性海水的循环规律。

任何添加的碱度——伍兹霍尔团队将在后续测试中向水中加入氢氧化钠——都会迅速扩散。这使得测量变得棘手。评估对二氧化碳的影响更为困难，必须通过碱度变化结合实验室数据和洋流知识来估算。资助该项目的纳税人或企业将不得不信任研究人员的模型。

如果成功，这种碳移除方法可能有助于抵消气候变化的一个影响——威胁贝类和其他物种的海洋酸化。

但科学家表示，海洋碱度提升也会给水域生物带来风险。过度的碱度波动可能损害支撑食物链的浮游植物。添加到水中的碎石可能含有有毒金属，并可能使水体浑浊，从而可能减少光合作用。

加州大学圣巴巴拉分校的一个实验室研究了含有和不含浮游植物的海水对添加碱度的反应。照片：詹姆斯·盖特利四月，在英格兰康沃尔郡的海滩上，人们抗议另一家“碳入海”资助对象Planetary Technologies的计划，该公司计划通过废水管道释放高度稀释的氢氧化镁用于测试。这家加拿大初创公司的首席执行官迈克·凯兰表示，这种已用于水处理的化学物质将以远低于法定限量的剂量添加。据凯兰和英国环境署的一位代表称，Planetary尚未获得试验许可，正在与监管机构进行谈判。

行星公司已向Shopify预售了碳信用额度，其碳清除业务尚未开展。公司创始人凯兰表示，他们正在与其他潜在买家洽谈，但拒绝透露具体名称。

海洋碱化工程（OAE）只有在大规模实施时才能改变地球温度，因此可能会引发更多争议。由于现行海洋法并未考虑碳清除因素，这属于监管灰色地带。

“这个行业一旦规模化发展，将会变得庞大而混乱，“碳向海组织执行董事安东尼斯·加格恩表示。他认为应该放弃那些风险过高的方案。

但作为海洋科学家的加格恩指出，在评估未知风险时需同时考虑气候变化的影响。科学家警告，碳排放导致的海水升温和酸化可能威胁大量海洋生物。

吸碳奇树

总部位于加州海沃德的生物技术公司"生命碳"正从微观层面解决碳清除问题。该公司通过基因改造培育出生长速度超快的杨树，声称能以更高效率吸收二氧化碳并将其转化为木材。

南瓜和绿藻等植物含有能提升光合作用效率的基因——光合作用是植物利用二氧化碳和阳光生长的过程。植物生长越快，从空气中吸收碳并储存于活细胞的速度就越快。生命碳联合创始人麦迪·霍尔表示，公司将这些植物的基因植入杨树。

Living Carbon公司基因改造的杨树旨在以比非转基因同类更快的速度在木材中储存碳。图片来源：Living Carbon这家初创公司今年早些时候在乔治亚州一处管理森林中种植了其树苗，最近又在俄亥俄州和宾夕法尼亚州的前煤矿区种植了两片林地。霍尔表示，已有公司承诺未来将购买Living Carbon的碳信用额度。

根据该公司的一项研究，在温室中，这些超级杨树的生长速度比非转基因同类快53%，但它们在野外的表现仍有待观察。

加州大学洛杉矶分校植物生态学教授劳伦·萨克称Living Carbon的成果是"非常小的第一步”。他表示，该公司树木作为碳清除工具的有效性取决于许多需要进一步研究的复杂因素，包括它们的生长如何影响其他植物以及它们的寿命有多长。

Living Carbon的杨树并非永久解决方案——它们可能遭受虫害、野火或采伐。专家表示，如果为了碳信用而种植单一树种森林，为碳清除而优化树木可能会以牺牲生物多样性为代价。

Living Carbon联合创始人帕特里克·梅勒和玛吉·霍尔 图片来源：Living Carbon霍尔表示，Living Carbon的树木只会与当地多种物种混合种植。她补充说，这些杨树都是雌性，不产生花粉，因此不太可能繁殖。不过她表示，野生树木仍存在极小概率可能受精并传递改造基因。

Living Carbon公司还在试验能产生高度耐用生物聚合物的藻类品种。该公司表示，如果能通过基因改造让藻类大量生产这种物质，其固碳时间将远超树木。

但当前首要任务是培育更多种类的强化树木。霍尔称，火炬松已在Living Carbon温室中萌芽，但判断它们是否比天然树种生长得更快还为时过早。

联系记者Ed Ballard，邮箱：[email protected]

更正声明Stripe通过Frontier平台以每吨500美元的价格促成Lithos公司640吨碳清除量的采购。本文早期版本误称Frontier同意向Lithos支付款项。（2023年6月22日修正）