1997年底的一个晚上，11岁的克莱尔·拉克纳(Claire Lackner)走进父亲的书房，为她六年级的科学课寻找一个实验的想法。她的父亲克劳斯·拉克纳恰好是洛斯阿拉莫斯国家实验室从事核聚变研究的物理学家。他开始怀疑核聚变能否取代肮脏的燃料，并开始思考如何将温室气体从大气中去除。所以他建议克莱尔尝试从空气中捕获二氧化碳。她买了一个水族箱泵，用碳酸钠(一种碱)在试管中使空气起泡，碳酸钠与气流中的酸性二氧化碳结合，在一夜之间去除了大约10%的二氧化碳。克莱尔在县科学博览会上获奖，她的父亲后来写了一篇论文，认为从空气中提取二氧化碳在减少全球变暖方面“有合理的成功概率”。

　　自20世纪50年代以来，科学家们已经知道如何从潜艇和宇宙飞船内的空气中去除二氧化碳，以防止船员窒息。但拉克纳的论文首次提出，我们可以将其从大气中剥离出来，以保持“地球飞船”的宜居性。他说，克莱尔的实验表明，“这并没有那么难。”

　　几年后，拉克纳与他人共同创立了一家名为“全球研究技术”的公司，并于2007年首次展示了从环境空气中提取二氧化碳的技术，这种方法现在被称为直接空气捕获(DAC)。该装置是一个高大的有机玻璃盒，里面装有塑料片，塑料片上涂有干燥的吸收二氧化碳的树脂。箱门像衣柜一样打开，让空气穿过塑料。当门关上时，床单被水浸湿，释放出二氧化碳，这些二氧化碳被收集在一个罐中，用于工业或藏在地下。同年，维珍大西洋航空公司的老板理查德·布兰森宣布为一项“商业上可行”的技术提供2500万美元的奖金，以消除大气中的温室气体。

　　虽然化学反应可能不是“那么难”，但DAC需要大量的设备和大量的能量，因此也需要大量的资金。2008年金融危机爆发后，Global Research Technologies耗尽了资金。布兰森从未颁发过奖金;一位发言人在2010年表示，2500个参赛项目中，没有一个能显著减少二氧化碳的排放，他也承认，公众对污染大气的“不安”日益增加。尽管一些初创企业继续开发自己的技术，并开设了小型设施，如瑞士的Climeworks和加拿大的Carbon Engineering，但DAC却淡出了人们的视线。

　　

　　然而，自2000年代以来，全球排放量只会继续上升，地球变得越来越热。科学家们越来越认识到，要将全球变暖控制在巴黎气候协议设定的比工业化前温度高1.5摄氏度的目标之内，需要的不仅仅是大幅减少排放，还需要在本世纪将数千亿吨的二氧化碳从大气中抽离出来。最明显的方法是植树。但即使是一万亿棵树也远远不够，树木会燃烧或死于疾病，释放出它们储存的碳。拉克纳说，本世纪头十年，世界还没有为DAC做好准备。“现在我认为没有它我们已经太迟了。”

　　为了实现到2050年实现净零排放的目标，拜登政府正试图通过建设可再生能源、为从汽车到家庭供暖的所有东西通电、鼓励发电厂的碳捕获和封存来削减碳污染。但难以消除的排放，如长途航空旅行、航运、农业、水泥和钢铁生产产生的排放，可能不得不从大气中去除，因此政府正在努力提高DAC。人类制造了制造混乱的机器;现在我们将建造更多的机器来清理它。如果世界能够开始减少比排放更多的碳排放——即所谓的负排放——碳去除甚至可以开始略微降低全球气温。

　　

　　

　　美国计划到2050年每年减少和储存超过10亿吨的二氧化碳，超过目前排放量的五分之一。为了实现这一目标，碳去除必须在短短几十年内成为世界上最大的产业之一，每年增长40%以上。这比大多数技术的发展都要快得多，尽管它与太阳能电池板和电动汽车的发展速度相当。“这将是人类有史以来最伟大的成就之一，”威斯康辛大学麦迪逊分校公共政策教授格雷戈里·f·内梅特(Gregory F. Nemet)说，他写了一本名为《太阳能如何变得便宜》(How Solar Energy become Cheap)的书。“这是我们做过的最艰难的事情之一。但并非史无前例。”

　　2021年和2022年的关键气候法律包括对DAC的重大税收减免和35亿美元的资金，用于建设几个区域DAC中心。与此同时，大公司开始寻求购买碳去除额度来抵消其碳足迹。企业可以为DAC公司封存的1公吨二氧化碳购买信用额度，而不是减少自己的排放量。为此，美国已经提出了130多个商业DAC工厂，然而，几乎所有这些工厂都是由一家石油公司计划的，该公司将二氧化碳注入地下，以从旧矿床中挤出更多的原油。美国能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)将DAC描述为“巨大的真空，可以直接从天空中吸走数十年的碳污染。”但现在的问题是，它最终是否也会向大气中排放新的碳污染?

　　今年早些时候，我从旧金山向东开了一个小时的车，去参观美国第一家商用DAC工厂，这是硅谷初创企业传家宝碳公司(herirloom Carbon)和格兰霍姆部长在加州特雷西郊外的农田里为它揭幕的。我听了安全简报，戴上安全帽后，传家宝公司首席执行官沙山克·萨马拉(Shashank Samala)带着我来到工厂中心周围的白色网状网后面，他留着整洁的胡须，笑容满面。

　　在里面，手术室就像一个超大的工业厨房。数百个装着白面粉的塑料托盘堆在12米高的高塔上。长方形的机器人在塔之间的垂直大梁上上下移动，检查面粉，实际上是石灰粉。石灰从经过托盘的空气中吸收二氧化碳，在大约三天的时间里形成碳酸钙——石灰石粉末。然后，一个更大的轮式机器人带着叉车从堆的底部拉出托盘，将粉末倾倒到通往外部900度高温窑的管道中。当被加热时，石灰石释放出二氧化碳，又变回石灰。二氧化碳被压缩并泵入一个大罐中。然后将其注入地下或混合到湿混凝土中，将碳封存几个世纪。酸橙被放回托盘中吸收更多的二氧化碳。

　　萨马拉在印度海得拉巴的一所18平方米的房子里长大，他的母亲在风扇上挂了一条湿毛巾，试图在热浪中为家人降温。他的父亲曾在美国一家“蘸豆”冰淇淋摊工作，后来又在一家药店工作。在萨马拉12岁的时候，他把全家带到了缅因州。萨马拉在康奈尔大学(Cornell University)学习了经济学和机器人技术，并在支付公司Square工作过。2013年，他在旧金山与人共同创办了一家公司，可以在几天内制造和交付定制电路板。

　　但萨马拉越来越担心气候灾害，包括印度的气候灾害。政府间气候变化专门委员会(IPCC) 2018年的报告首次表示，要将全球变暖控制在1.5摄氏度以内，可能需要去除碳，这使他相信，如果没有这项技术，“地球就没有未来”。两年后，他与化学工程博士生诺亚·麦昆(Noah McQueen)共同创立了传家宝公司。他们开发了一种可以扩展到数百家工厂的方法，抛弃了其他DAC初创企业使用的化学溶剂、复杂的过滤器和大功率风扇，转而使用廉价的石灰石和温和的气流。

　　大约在同一时间，大型科技公司开始投资于碳去除，有时是为了抵消自己的大量排放。在传家宝公司在纸上宣布其技术后的几个月里，在线零售服务公司Stripe和Shopify承诺为未来的二氧化碳信用支付数十万美元，这是他们自己的努力，以帮助启动对碳去除的需求。第二年，传家宝公司从包括比尔·盖茨的突破能源风险投资公司在内的一群投资者那里筹集了5300万美元，并在埃隆·马斯克的1亿美元XPRIZE竞赛中赢得了100万美元的初步奖金，该竞赛旨在每年减少1000公吨二氧化碳，并为实现数十亿吨二氧化碳的减排“指明道路”。这家初创公司开始建造特蕾西工厂。2023年8月，美国能源部授予herirloom和climeworks 6亿美元，与项目经理Battelle一起在路易斯安那州西部建造一个DAC中心。该公司在冰岛高原上运营着世界上唯一的另一个二氧化碳封存商业DAC设施。这个联合中心被称为“柏树计划”(Project Cypress)，旨在每年捕获100万吨二氧化碳，并将其注入地下。

　　美国能源部和科技公司的目标是通过提高产能来降低DAC的价格，其中一些公司已经筹集了10亿美元来投资碳去除。目前，通过DAC去除一吨二氧化碳的信用额度约为1000美元，比同等的植树费用高出许多倍。但萨马拉认为，规模经济可以减少这种情况。“这将很快降低成本曲线，”他在压缩机的呜咽声和真空泵钹般的撞击声中说。“你只是把石头放在托盘上。”

　　离开加州后，我去了未来的赛普拉斯项目所在地灰色牧场，这是路易斯安那州海岸上400平方公里的沼泽牧场，就在德克萨斯州的州界对面。从休斯顿开车到路易斯安那州的查尔斯湖。我经过斯平德尔托普山(Spindletop Hill)， 1901年，一个60米高的喷涌开启了德克萨斯州的石油繁荣。格雷牧场大约一半的收入仍然来自租赁土地用于伐木、放牧和石油开采，家族的继承人格雷·斯特朗(Gray Stream)说。他是一个瘦骨嶙峋、金发碧眼的男人，穿着靴子、牛仔裤、印有字母的蓝色衬衫，戴着一个大的鹈鹕皮带扣，在他那有柱廊的历史豪宅里等着我。但他希望碳封存将成为该公司的下一个大业务，从“柏树计划”开始。

　　我和斯特朗以及四名员工一起爬上一辆黑色凯迪拉克凯雷德(Cadillac Escalade)，驱车50公里前往现场。我们下了车，走在一条砾石路上，旁边是一片草地，不远处有一口油井。我们谈话的时候，蚊子和秃鹫开始盘旋。在三年内，这个地方将看起来更像科幻电影的场景，而不是奶牛牧场。Climeworks的最新技术是一个边长23米的立方体，网格边，圆角，顶部伸出16个风扇喷嘴，由巨大的混凝土脚从地面升起。大约60个立方体将排成一排，由压缩机和管道连接。在每个立方体内部，有16个通风盒子，里面装有过滤器，上面涂有氨衍生的吸附剂，可以从风扇穿过网墙的空气中捕获二氧化碳。当盒子关闭并充满100度的蒸汽时，二氧化碳将被释放到管道中进行封存。从牧场捕获的二氧化碳将被泵送到11公里外的牧场的另一部分，在那里，斯特朗的团队将把它注入地下深处。传家宝公司本来打算在Climeworks附近建一座工厂，但在我参观后，它把“柏树项目”的一部分向北搬到了它在路易斯安那州什里夫波特(Shreveport)开发的另一家工厂附近。该项目将在路易斯安那州中部的一个木材种植园下封存二氧化碳。

　　

　　我们回到凯迪拉克，开车去了封存地点，留意着鳄鱼。20分钟后，我们到达了另一片草地，在驳船运河和一个废弃的风车之间。2018年，在非政府组织、能源公司和来自化石燃料州的参议员联合起来，将一项名为45Q的税收减免政策增加了一倍多之后，斯特朗萌生了在这里注入碳的想法。该法案允许墨西哥湾沿岸的天然气和石化生产商等公司，通过烟囱上的洗涤器捕获并封存在地下的每吨二氧化碳，获得高达50美元的税收抵免，这一过程被称为碳捕获和封存。2022年，包括西弗吉尼亚州参议员乔·曼钦(Joe Manchin)在内的一个联盟(他是参议院最大的石油和天然气捐款接受者)帮助将从烟囱捕获的每吨二氧化碳的45Q提高到85美元，通过DAC捕获的每吨二氧化碳的价格为180美元。对于他们在赛普拉斯项目中移除的每公吨，Climeworks和传家宝公司可以申请税收抵免，同时还可以向想要抵消其排放的客户出售碳信用——与此同时，美国能源部将为他们在该项目中的投资匹配高达6亿美元。为了封存二氧化碳，“气候工程”公司将向Stream公司支付费用，Stream公司的牧场坐落在一个岩层的“生日蛋糕”上，非常适合将二氧化碳封存在地下。“地质是神奇的，”斯特朗说。

　　

　　这种地质构造在6500万年前开始形成，当时落基山脉向上隆起，像年轻的密西西比河这样的河流开始带着破碎的沙粒下坡流入墨西哥湾。千万年来，新的沉积层堆积起来，在它们的重压下，下面的旧沉积层被压缩成多孔的砂岩。时不时地，海平面会上升，沉积一层泥质岩层，形成页岩。在像Gray Ranch这样的地方，页岩层形成了一个不透水的“盖岩”圆顶，可以密封通过井注入到下面砂岩孔隙中的二氧化碳。Stream说，这种分层使墨西哥湾沿岸成为“孔隙空间中的沙特阿拉伯”，估计有1000亿吨二氧化碳的空间。

　　如果路易斯安那州批准了Stream的钻井许可，他的团队将在页岩中钻探2750米，并开始向下面的砂岩中注入压缩二氧化碳。地质学家将用仪器观察，当超密集的二氧化碳羽流取代孔隙中的盐水，向上迁移到页岩穹窿中，并监测它是否被困住。他们计划在30年内在三个地点注入1亿吨压缩二氧化碳。但是对地下进行建模是很困难的。在北海的一个碳封存项目中，烟柱冲破了8层薄薄的页岩层，然后被之前未被发现的第9层困住了。路易斯安那州还有12万口废弃的油井，二氧化碳可能会通过这些油井逸出，尽管斯特朗说，他的封存地点附近的6口油井已经被适当地堵住了。

　　然而，主要居住在黑湖查尔斯的居民担心输送二氧化碳到现场的管道破裂的可能性。2020年，多州二氧化碳管道网络的泄漏使邻近的密西西比州的45人住院，另一起发生在查尔斯湖郊区的泄漏迫使官员们在今年4月发布了就地避难的命令。更广泛地说，他们担心赛普拉斯项目将有助于延续环境种族主义的遗产。每天晚上，二十多个化石燃料和石化设施的火焰都在这个地区发出橙色的光芒。开车回斯特朗位于湖边的家时，我们经过了西湖化工厂，那里在2022年发生的一次爆炸导致六名工人受伤。隔壁的氯气厂在2020年劳拉飓风袭击后被烧毁。另外两家工厂被发现泄漏环氧乙烷和苯，这两种化学物质会导致白血病等癌症。

　　DAC中心需要造福当地社区。但是黑人环境正义活动家Roishetta Sibley Ozane的孩子患有可能与污染有关的哮喘和癫痫，他说能源部只是在选择查尔斯湖居民作为未经证实的技术的“小白鼠”之后才咨询了他们。她担心，格雷牧场的二氧化碳封存将吸引更多的天然气和石化工厂，因为Stream计划也将注入工业设施中洗涤器捕获的二氧化碳。在路易斯安那州，至少有12家燃料工厂被提议安装洗涤器。“我不知道答案，”Ozane说。“我们必须立即停止正在发生的事情——这看起来不像是在已经负担过重的工业社区中建立一个巨大的DAC中心。”

　　

　　DAC仍然需要回答谁来买单的问题。美国能源部估计，到该行业每年从大气中去除10亿吨碳的时候，每吨的成本将降至100美元以下，这将使其仅凭45季度的税收抵免就有利可图。然而，苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员在4月份的一项研究中预测，DAC的成本仍将在每公吨360美元左右。按照这个速度，吸收10亿吨的成本可能超过美国国内生产总值的1%。而且很难想象，即使是现金充裕的科技公司，每年也会自愿花费数千亿美元用于信贷。Nemet说，美国政府，或者至少是许多州，可能不得不以某种方式限制公司的排放，并迫使污染者支付去除二氧化碳的费用。加州已经开始:想要在该州销售汽油和柴油的公司必须要么减少排放，要么购买信用额度。如果获得批准，Climeworks和家宝公司可以向它们出售部分信用额度。

　　除了设备，能源是主要的成本。这个百万公吨的项目将消耗相当于23万个美国家庭的电力。消除10亿吨的碳排放需要的电力是美国2023年可再生能源发电量的两倍。即使没有额外的需求，美国也无法实现其可再生能源目标。批评人士认为，对DAC的投资将更好地用于取代天然气和煤炭发电，这两种发电方式仍然是美国电力的主要来源。根据斯坦福大学土木与环境工程教授马克·z·雅各布森(Mark Z. Jacobson) 2019年的一项研究，与用同样的风力发电取代燃煤电厂相比，用风力发电运行DAC电厂在20年内将在大气中多排放42%的二氧化碳。而且它不会减少二氧化硫等煤炭污染物。雅各布森说:“除非所有的化石燃料工厂和生物能源工厂都消失了，否则直接捕捉空气没有任何好处。”“它总是会增加空气污染，增加二氧化碳，增加燃料开采，增加化石基础设施。”

　　还有人担心，DAC会给科学家认为有必要大幅减少化石燃料使用带来“道德风险”:如果你认为以后可以把碳从空气中吸出来，为什么要停止燃烧碳呢?世界在实现1.5摄氏度的目标方面还远远落后，但包括美国在内的主要石油和天然气国家将在2050年之前增加产量。国际环境法中心(Center for International environment Law)分析师莉莉?富尔(Lili Fuhr)表示:“对这些未来投机性技术的依赖，推迟了目前真正的气候行动。”事实上，DAC的最大私人投资者是美国大型石油公司西方石油公司(Occidental Petroleum，简称Oxy)，该公司首席执行官曾表示，这项技术意味着“没有理由永远不生产石油和天然气”。

　　

　　从格雷牧场出来后，我沿着海岸向南驱车前往德克萨斯州的科珀斯克里斯蒂。这是一个以拉丁裔为主的城市，曾经以其海滩而闻名，但现在已成为美国最大的石油出口港口。除了赛普拉斯项目外，美国能源部还向Oxy在这里开发的DAC中心提供了高达6亿美元的资金。Climeworks和传家宝公司表示，DAC不应该成为扩大化石燃料的理由，但对Oxy来说，这是销售“净零石油”战略的一部分。这个想法是，燃烧新生产的石油所产生的排放将被Oxy的DAC操作所捕获的二氧化碳所抵消。Oxy公司已经在德克萨斯州西部建造了一个独立的50万吨DAC工厂，名为Stratos，并将把它在那里捕获的一些二氧化碳注入旧油井，以迫使更多的原油排出，这种做法被称为提高石油采收率(EOR)。去年，Oxy首席执行官Vicki Hollub表示，DAC“给了我们行业一个许可证，可以继续运营60、70、80年，我认为这是非常需要的。”

　　在科珀斯克里斯蒂(Corpus Christi)以南15公里处，经过一座巨型教堂、一家烟花店和一些Quonset小屋后，砾石路上出现了一个“禁止入内”的标志。十几个风力涡轮机在海风中隆隆作响。在一排灌木丛生的豆科植物后面是国王牧场，这是一个比罗德岛州还大的庄园，它激发了由詹姆斯·迪恩主演的石油繁荣电影《巨人》。最早在明年，Oxy的南德克萨斯DAC中心将从这些油田中崛起。Oxy拒绝发表评论，也不让我参观现场，但网上的效果图显示，这将是一组长长的建筑，黑色的墙壁上有穿孔，金属屋顶上有一排巨大的圆形风扇。风扇将通过可渗透的墙壁吸入空气，在那里，流过蜂窝状塑料片的氢氧化钾将与二氧化碳结合，形成碳酸钾溶液。将其与氢氧化钙结合在一个“颗粒反应器”中，将产生石灰石颗粒，这些颗粒可以在窑炉中加热，将二氧化碳释放到建筑物后面的一排排罐中。

　　到目前为止，该中心的发展一直处于保密状态。在得克萨斯州金斯维尔市以西40公里处的国王牧场历史中心的小巴之旅中。之后，我们的导游花了一个半小时讲述这里著名的赛马和矮胖的橙色牛。但她把我关于DAC中心的问题转给了管理层，而管理层从来没有回复我无数的电话和电子邮件。国王牧场博物馆的档案管理员说未经允许她不能讲话。当地商会主席说，他已经签署了一份保密协议。为这个中心进行游说的县法官两次同意与我面谈，但两次都取消了。“我不知道我们是否被允许谈论这件事，”一名正在牧场入口附近清理灌木丛的工人说。

　　Oxy的Hollub是恶棍还是幻想家，这取决于你问谁。这位阿拉巴马州人从石油钻井平台工程师一路走来，并于2016年成为美国一家大型石油公司的第一位女性首席执行官。两年后，美国提高了45Q税收抵免后，她开始开发Stratos。部分原因是Oxy已经成为德克萨斯州最大的EOR生产商。在提高采收率的过程中，压缩的二氧化碳取代了滞留在岩石孔隙中的石油，使产量提高了25%。大部分二氧化碳被封存在沉积物中，但消费者最终会燃烧生产出来的石油，从而产生更多的排放。从天然储层中提取二氧化碳的Oxy公司正在寻找其他来源。

　　Hollub意识到，通过DAC获取二氧化碳，公司可以实现三赢:获得税收抵免，出售碳信用额度，并生产更多的石油。在Hollub成功游说国会将DAC + EOR的抵免额提高到每公吨130美元之后，她宣布Oxy将在2035年之前开设130家DAC工厂。当美国能源部选择南德克萨斯DAC中心时，Oxy以11亿美元的价格收购了加拿大DAC技术公司Carbon Engineering。目前，该公司已达成协议，向一家韩国炼油厂提供净零排放石油，并向微软(Microsoft)、空中客车(Airbus)和亚马逊(Amazon)等公司出售了与EOR无关的碳信用额度。

　　

　　雪佛龙(Chevron)和壳牌(Shell)正在投资石油钻探和DAC，它们还获得了较小的赠款，以发展自己的DAC中心。美国能源部表示，这笔资金可以帮助扩大技术规模，使每个人都受益，同时使公司远离化石燃料。“这给了他们一个转向的机会，”珍妮弗·威尔科克斯(Jennifer Wilcox)今年3月告诉我，当时她是美国能源部化石能源和碳管理办公室的副主任(后来她离开了美国能源部)。“这些公司有资源和资产来真正做到这一点。”

　　但曾在能源部DAC中心工作过的圣母大学社会学家艾米丽?格鲁贝尔(Emily Grubert)表示，“付钱让石油公司停止开采石油”是徒劳的。她和其他人认为，碳去除行业应该国有化，由政府限制排放，并为捕集买单，就像城市垃圾收集一样。Ozane等活动人士呼吁这些中心至少部分归社区所有。格鲁伯特说，不受监管的营利性DAC“将被化石行业捕获”。

　　在传家宝公司特蕾西工厂的剪彩仪式上，萨马拉把DAC比作一台时间机器，它可以把我们带回到更早的、不那么糟糕的气候。夏威夷大学海洋学家David Ho去年在《自然》杂志上写道，现在DAC时光机“几乎毫无用处”:人类每年排放400亿吨二氧化碳，每个DAC中心每年减少的100万吨二氧化碳只会让我们回到13分钟。

　　但是，假设世界各国到2050年将碳排放量减少90%。数千家使用过量可再生能源的DAC工厂将消耗最后10%的能源，从而达到净零排放。根据IPCC的模型，在这种情况下，全球气温可能会达到比工业化前水平高1.6摄氏度的峰值。

　　如果我们继续建设大量额外的DAC能力，我们就可以开始逆转气候变化。到2100年，将2200亿吨二氧化碳从大气中去除，将使气温比工业化前水平下降约1.3摄氏度，仅略高于今天。今年，美国的热浪、亚马逊地区的干旱、阿富汗和巴基斯坦的洪水等致命灾难将继续发生。但它们发生的频率大约是我们目前面临的2.9摄氏度变暖的一半。如果做得好，碳去除也可以成为环境正义的工具，减少未来主要由富人排放造成的灾难，主要伤害穷人和弱势群体。

　　何志平表示，要想在未来有一丝希望，我们现在就需要加大对DAC的投资。他说:“如果我们把大气中累积的所有排放物都留给子孙后代，那么我们几乎有责任给他们一个消除这些排放物的工具。”