《華爾街日報》：強化自然之力，從空氣中吸收碳

僅靠減排不足以實現限制全球變暖的國際目標，許多氣候專家指出——每年還需從大氣中清除數十億噸二氧化碳。

為此，科學家和初創企業正在研究如何優化現有的自然固碳過程，增強其作為碳匯的功能。

有人期待這些技術將催生一個龐大的新興產業，通過從空氣中提取足量二氧化碳來降低地球温度。但這些方案存在環境風險，且效益評估仍具挑戰性。

岩石粉塵市場

岩石風化是自然固碳過程之一。含有大氣溶解二氧化碳的弱酸性雨水會緩慢分解火山玄武岩等岩石，將CO2轉化為碳酸氫鹽並最終流入海洋儲存數千年。西雅圖Lithos Carbon等初創公司正嘗試通過向土壤播撒玄武岩粉來推進這一過程。

這需要巨量巖粉：Lithos計劃到2030年清除10億噸二氧化碳，據估算需消耗40億噸玄武岩——相當於2022年全球燃煤總量的一半。該公司今年擬通過與美國、巴西、歐洲等地農場合作清除約2萬噸CO2，向採石場購買採礦副產品玄武岩粉後付費請農民播撒。對農户而言，這種巖粉可替代酸性土壤改良用的石灰。

Lithos Carbon公司正在質譜儀中分析一份用於碳捕獲的土壤樣本。圖片來源：Lithos這之所以成為可能，要歸功於碳市場。 去年，支付處理平台Stripe、Meta Platforms、Alphabet、Shopify和麥肯錫共同發起了一項“預先市場承諾”計劃Frontier，旨在資助碳去除技術。代表Stripe，Frontier促成了以每噸500美元的價格從Lithos購買640公噸的碳去除。Frontier的創始公司以及今年加入的其他公司表示，計劃到2030年投入超過10億美元，從提供有前景新解決方案的供應商處購買永久性碳去除。

與林業項目產生的碳補償（通常每噸僅幾美元）相比，這一高價反映了增強風化作用長期封存碳的潛力。

Lithos公司的玄武岩粉塵（該公司稱其安全且不含重金屬）被撒播在田地裏以促進碳捕獲。圖片來源：Lithos弗吉尼亞州Keysville的農民Rick Bennett在163英畝酸性土壤上施用了Lithos的玄武岩，他表示石灰的成本為每英畝150美元或更高。而Lithos為使用玄武岩支付了他每英畝50美元。

“如果有效，那簡直是輕而易舉的事，”班尼特説。多項實地測試表明玄武岩可以提高作物產量，但他的結果要到收穫季節才能知曉。

Lithos聯合創始人兼首席執行官瑪麗·亞普圖片來源：LithosLithos公司根據其去除的二氧化碳量向其他公司出售碳信用。Lithos首席執行官兼聯合創始人瑪麗·亞普表示，公司可能會向農民收取玄武岩費用，但希望碳信用銷售能讓Lithos避免這樣做。

公司通過土壤樣本來測量風化過程，使用的是由Lithos聯合創始人、耶魯大學地球化學家諾亞·普拉納夫斯基和佐治亞理工學院地球科學家克里斯·萊因哈德開發的測試和軟件，他們已不再持有公司股份。目前，尚無公認的方法來測量碳去除率，這取決於土壤化學和粉塵一致性等因素。雨水中未與玄武岩反應的二氧化碳會返回大氣。

亞普認為，如果沒有嚴格的標準，這個新興行業可能會“在發射台上爆炸”。

改變海洋化學

風化過程溶解岩石時，會產生鹼性溶液，最終流入海洋。這會引發化學反應，將海洋中已有的二氧化碳轉化為穩定的碳酸氫鹽和碳酸鹽分子，並使海水能夠吸收更多大氣中的二氧化碳。一些研究人員認為，通過向海洋添加鹼性物質或通過電化學過程去除水中的酸，可以加速這一循環。

由Facebook和Meta前首席技術官邁克·施羅普弗本月發起的非營利研究項目"碳入海計劃"宣佈，已籌集超過5000萬美元資金，用於資助實驗室研究、實地試驗和測量技術開發，以探索改變海洋鹼度是否可作為清除二氧化碳的有效方法。

加州大學聖巴巴拉分校正在進行的實驗，旨在測量海水對鹼度添加的反應。圖片來源：本傑明·金"我們正努力在數年而非數十年內取得成果，“施羅普弗表示。

該項目由施羅普弗及Facebook創始人馬克·扎克伯格與其妻子普莉希拉·陳的慈善倡議等 philanthropic 支持者共同資助，目前已承諾投入2300萬美元。

伍茲霍爾海洋研究所科學家亞當·蘇巴斯領導的團隊已獲得資助，將在馬薩諸塞州沿海開展項目。圖片來源：碳入海計劃在已獲資助的九個項目中，伍茲霍爾海洋研究所科學家亞當·蘇巴斯領導的團隊計劃八月在馬薩諸塞州沿海啓動實驗。初期他們將使用無人機向水中添加染料，通過衞星和水下傳感器觀測擴散情況。由於海水與空氣接觸時間影響二氧化碳清除率，評估海洋鹼度增強（OAE）效果的關鍵在於瞭解弱鹼性海水的循環規律。

任何添加的鹼度——伍茲霍爾團隊將在後續測試中向水中加入氫氧化鈉——都會迅速擴散。這使得測量變得棘手。評估對二氧化碳的影響更為困難，必須通過鹼度變化結合實驗室數據和洋流知識來估算。資助該項目的納税人或企業將不得不信任研究人員的模型。

如果成功，這種碳移除方法可能有助於抵消氣候變化的一個影響——威脅貝類和其他物種的海洋酸化。

但科學家表示，海洋鹼度提升也會給水域生物帶來風險。過度的鹼度波動可能損害支撐食物鏈的浮游植物。添加到水中的碎石可能含有有毒金屬，並可能使水體渾濁，從而可能減少光合作用。

加州大學聖巴巴拉分校的一個實驗室研究了含有和不含浮游植物的海水對添加鹼度的反應。照片：詹姆斯·蓋特利四月，在英格蘭康沃爾郡的海灘上，人們抗議另一家“碳入海”資助對象Planetary Technologies的計劃，該公司計劃通過廢水管道釋放高度稀釋的氫氧化鎂用於測試。這家加拿大初創公司的首席執行官邁克·凱蘭表示，這種已用於水處理的化學物質將以遠低於法定限量的劑量添加。據凱蘭和英國環境署的一位代表稱，Planetary尚未獲得試驗許可，正在與監管機構進行談判。

行星公司已向Shopify預售了碳信用額度，其碳清除業務尚未開展。公司創始人凱蘭表示，他們正在與其他潛在買家洽談，但拒絕透露具體名稱。

海洋鹼化工程（OAE）只有在大規模實施時才能改變地球温度，因此可能會引發更多爭議。由於現行海洋法並未考慮碳清除因素，這屬於監管灰色地帶。

“這個行業一旦規模化發展，將會變得龐大而混亂，“碳向海組織執行董事安東尼斯·加格恩表示。他認為應該放棄那些風險過高的方案。

但作為海洋科學家的加格恩指出，在評估未知風險時需同時考慮氣候變化的影響。科學家警告，碳排放導致的海水升温和酸化可能威脅大量海洋生物。

吸碳奇樹

總部位於加州海沃德的生物技術公司"生命碳"正從微觀層面解決碳清除問題。該公司通過基因改造培育出生長速度超快的楊樹，聲稱能以更高效率吸收二氧化碳並將其轉化為木材。

南瓜和綠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陽光生長的過程。植物生長越快，從空氣中吸收碳並儲存於活細胞的速度就越快。生命碳聯合創始人麥迪·霍爾表示，公司將這些植物的基因植入楊樹。

Living Carbon公司基因改造的楊樹旨在以比非轉基因同類更快的速度在木材中儲存碳。圖片來源：Living Carbon這家初創公司今年早些時候在喬治亞州一處管理森林中種植了其樹苗，最近又在俄亥俄州和賓夕法尼亞州的前煤礦區種植了兩片林地。霍爾表示，已有公司承諾未來將購買Living Carbon的碳信用額度。

根據該公司的一項研究，在温室中，這些超級楊樹的生長速度比非轉基因同類快53%，但它們在野外的表現仍有待觀察。

加州大學洛杉磯分校植物生態學教授勞倫·薩克稱Living Carbon的成果是"非常小的第一步”。他表示，該公司樹木作為碳清除工具的有效性取決於許多需要進一步研究的複雜因素，包括它們的生長如何影響其他植物以及它們的壽命有多長。

Living Carbon的楊樹並非永久解決方案——它們可能遭受蟲害、野火或採伐。專家表示，如果為了碳信用而種植單一樹種森林，為碳清除而優化樹木可能會以犧牲生物多樣性為代價。

Living Carbon聯合創始人帕特里克·梅勒和瑪吉·霍爾 圖片來源：Living Carbon霍爾表示，Living Carbon的樹木只會與當地多種物種混合種植。她補充説，這些楊樹都是雌性，不產生花粉，因此不太可能繁殖。不過她表示，野生樹木仍存在極小概率可能受精並傳遞改造基因。

Living Carbon公司還在試驗能產生高度耐用生物聚合物的藻類品種。該公司表示，如果能通過基因改造讓藻類大量生產這種物質，其固碳時間將遠超樹木。

但當前首要任務是培育更多種類的強化樹木。霍爾稱，火炬松已在Living Carbon温室中萌芽，但判斷它們是否比天然樹種生長得更快還為時過早。

聯繫記者Ed Ballard，郵箱：[email protected]

更正聲明Stripe通過Frontier平台以每噸500美元的價格促成Lithos公司640噸碳清除量的採購。本文早期版本誤稱Frontier同意向Lithos支付款項。（2023年6月22日修正）