图森全球研究技术总部的屋顶上，一个小风车在沙漠的微风中旋转。七个月来，风车忍受着亚利桑那州的烈日、酷热、狂风、尘土，最后还有暴雨。最后，合成树脂将流经它的空气中的二氧化碳抽走，并随着雨水再次释放出来。
这个风车是一种技术的首批展示之一，这种技术有一天可能会在本世纪大受欢迎:这种设备可以从工业社会产生的数十亿吨吸热二氧化碳中提取一部分。这种“空气捕捉”技术因其模拟植物自身碳吸收的能力而被松散地称为“人造树”，被吹捧为诸多地球工程计划中最有前途的一项，可以用来为过热的地球降温。
“If we really do get into a situation where we realize that we’ve changed the atmosphere too much for our own well-being, there are at least ways to back off of that,” argues climate scientist Ken Caldeira of the Carnegie Institution of Washington at Stanford University, an expert on geoengineering. “There’s no fundamental limit on how much you could scale those activities up. It’s mostly a matter of how many resources you throw at it.”
即使这项技术成功了，科学家们也要面对如何处理这些二氧化碳的问题。
英国皇家学会和机械工程师学会最近的报告指出，空气捕捉是提议的地球工程技术中最安全、可能也是最有效的。虽然空气捕捉当然不是没有它的环境影响,两组指出,其他地球工程计划,如播种铁刺激增长的海洋吸收二氧化碳的藻类,模仿火山喷发阴影地球,或者启动镜像分为空间转移远离地球,太阳的能量可能会有更不可预测和潜在的不稳定影响。
空气捕捉技术的支持者承认，这远不是一个完美的解决方案，也不会让人类继续向大气中排放二氧化碳而不受惩罚。首先，尽管空气捕捉技术已经在小规模测试中获得成功，但它离大规模测试至少还有5年的时间，在此之后，可能还需要至少20年的时间才能广泛应用。第二，要建立足够的人工树木来减少人类产生的大量二氧化碳，就需要以巨大的代价进行大规模生产。
麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)首席研究工程师霍华德·赫尔佐格(Howard Herzog)说:“从周围空气中捕获二氧化碳的成本估计严重低估了。”“实际上，捕获二氧化碳是否会比捕获与化石燃料相关的二氧化碳首先需要更多的能量，这仍然是一个问题。”
即使人造树木证明能够从空中拉出大量二氧化碳，那么科学家们将面临与该二氧化碳有关的问题。地下隔音 - 一种可能的解决方案 - 仍处于实验阶段。在大规模规模上部署这种人造树将具有显着的环境成本，包括生产运行所需的电力，空气捕获装置的大地面积将占用，以及使用树脂，塑料和其他物质的装置的制造和安装装置这可能释放空气污染物。
正如英国皇家学会(Royal Society)的报告所指出的，空气捕捉可能“需要创建一个与当前化石燃料开采规模相当(如果不是更大的话)的材料运输行业，同时存在严重的当地环境退化和巨大的能源需求风险。”
简而言之，要从大气中提取足够的二氧化碳来降低温度，就需要几十年的时间来制造数以百万计的空气捕捉装置，这些装置经过精炼，以将其对环境的影响降到最低。政治学家科罗拉多大学博尔德分校的罗杰·皮尔克说据估计，到2100年，需要处理6500亿吨碳，才能使大气中的二氧化碳浓度保持在百万分之450左右，这一水平很容易导致气温上升2摄氏度(3.6华氏度)或更高。
“您需要30年的开发时间和100年的部署，然后在开始看到您正在寻找的效果之前，”Oceanographer John Shepherd表示，他领导了皇家社会研究空中捕获和其他地理工程技术。
如果不控制排放，对空气捕获技术的需求可能会非常迫切。
也就是说，如果人类未能在其温室气体排放中遏制，则可能需要对空气捕获技术进行迫切。毕竟，大气二氧化碳浓度达到了每百万份（PPM），比产业前水平超过100ppm，并迅速超越一些认为是350 ppm的安全水平。自1992年建立联合国气候变化框架公约以来，化石燃料二氧化碳排放量增长了30％以上，人类造成的排放量现在每年达到300亿吨。
英国皇家学会(Royal Society)在9月份的报告中写道:“除非未来减少温室气体排放的努力比迄今为止更成功，否则在本世纪有必要为地球降温时，可能需要采取额外行动。”
从空气中提取二氧化碳是一种简单的化学过程。毕竟，一瓶氢氧化钠——也被称为碱液，是肥皂、纸浆和纸张等一切物质的主要成分——必须小心密封。这是因为强碱——酸的对立面——如果暴露在空气中，将迅速吸收二氧化碳，然后将碱液转化为碳酸钠，最终转化为小苏打，就会被中和。捕获的二氧化碳可以通过在窑内将化合物加热到900摄氏度以上的工业过程提取出来，释放出二氧化碳，并使氢氧化钠再生吸收更多二氧化碳的能力。
这个过程是可行的，但是正如哥伦比亚大学地球研究所的物理学家Klaus Lackner——GRT风车背后的科学家之一——解释说:“撬动二氧化碳的能量非常高。”
这就是为什么缺乏人在寻找强大的基础树脂方向上移动的原因，例如Dow Chemical的马拉松A，通常用于生产纯净的水。齿轮中的合成树脂吸收CO 2，在干燥时形成碳酸氢盐，但在暴露于水时吐出CO 2。“基本上，我们可以在干燥和潮湿之间摆动，”缺乏人说。“让树脂坐在空中，因为空气会干燥它，它将吸收二氧化碳，花一个小时加载。让它弄湿，卸载是一个小时。“
这种类型的设备可以安置在一个“超大的熔炉过滤器”中，大约3英尺宽，8英尺长，松散地填充树脂片，构成这棵人造树的叶子。这种装置每公吨捕捉二氧化碳的成本不到300美元，但在寒冷的气候或潮湿的热带地区无法发挥作用。
正在进行许多涉及空气捕获技术的实验，从使用固体胺 - 氨转化到能够与CO2的化合物中转化为技术的化合物，现在用于从化石燃料发电厂的排气中捕获一些烟道气。科学家们还试图使用藻类 - 地球天然碳循环的工作研讨会 - 清洁过量二氧化碳的空气。这可能具有创建新的燃料或能力来源的好处，因为藻类含有几千克作为煤炭的近似的能量。但作为美国机械工程师的机构，藻类生物反应器“是一种刚刚的技术，目前的商业可行性太贵了。”
另一方面，人造树木可能在下个十年就能投入使用。机械工程师们认为，最早将在2014年进行示范，2018年全面“人工森林”，2040年全球部署。东安格利亚大学的地球系统科学家蒂姆·兰顿(Tim Lenton)说，从长远来看，这种空气捕捉技术理论上有可能抵消人类排放的二氧化碳。
科学家们还试图利用藻类净化空气中多余的二氧化碳。
假设CO2可以从环境空气中拉出，仍然离开了另一半问题：安全地将其存放在某处。从燃煤发电厂捕获二氧化碳的努力已经抓住了地质钩位的潜在解决方案。美国能源部估计，美国大陆的美国机会有3.9万亿吨的房间，以32亿吨的大型工业来源每年排放的足够足够的空间。仍然，有关地下封存的主要问题仍然存在，包括它对地下水供应的影响，地下压力，以及二氧化碳泄漏回大气的可能性。
某些地质构造可以通过模拟空气捕获本身的化学转化来提供解决方案。玄武岩的形成——火山活动的残留物——可以吸收二氧化碳，并在几十年后将其转化为矿物质。雷克雅未克能源公司(Reykjavik Energy)正在冰岛进行一项实验，将地热发电厂的二氧化碳注入地表下的玄武岩，以证明这一概念。冰岛的玄武岩主要由火成岩组成。
即使技术和存储问题得到解决，二氧化碳空气捕获也需要大量的新电力来驱动这些设备。拉克纳提议建造一批新的核反应堆或广泛使用太阳能。
机械工程师协会估计，大约需要1000万个空气捕捉装置每天吸收1公吨二氧化碳，才能吸收36亿吨二氧化碳——这大约是目前全球排放量的十分之一。部署这些设备的成本可能是惊人的。气候学家詹姆斯·汉森估计，每去除50ppm的二氧化碳大约需要花费20万亿美元。
“这是全球军事努力的规模，”卡耐基研究所的卡尔代拉说。“可悲的是，如果我们能学会(在减排方面)合作，就根本没有理由考虑这些选择，但表明我们正在学习合作的证据并不充分。”
仍然，缺乏遗骸仍然存在。到年底，他希望对其基于树脂的人造树有一小次示范 - 在哥伦比亚大学跑车上看起来更像是一个大型风车的移动房屋。卡尔加里大学的物理学家大卫基思将于10月成立空气捕捉公司，该公司使用胺提取二氧化碳。
基思说:“如果我们有很多钱，而且一切进展顺利，我们可以在五年内建一个试点工厂。”“我不是说我们会。这个领域充满了人们的过度自信。”
皇家学会的谢博德说，考虑到空气捕捉技术的成本，“第一道防线将是碳捕捉和储存，并在排放点将其取出。”但谢博德说，空气捕捉可以有效地抵消来自航空公司等来源的排放。
空中捕捞的挑战和费用也是一项披风的提醒，以便对策制定者，打击气候变化的最佳策略是为了追求能源效率和可再生能源计划，并避免首先发出二氧化碳。随着皇家社会报告说明：“采取最安全和最可预测的气候变化方法是提前有效的行动，以减少温室气体排放。没有地理工程方法可以为气候变化问题提供简单或容易可接受的替代方案。“
甚至连人造树都没有。