作者埃文·高夫，今日宇宙

地球工程不能快速解决我们的气候危机，而且它也很昂贵。学分:利兹大学

尽管有几十年的警告和国际气候协议，全球碳排放量仍在上升。随着渴求能源的人类不断繁衍后代，追求更富裕的生活方式，碳排放似乎是一个不可阻挡的庞然大物。减少排放不足以应对气候危机；我们需要额外的解决方案。

地球工程，也称为气候工程，可能是我们寻求的解决方案。但这在经济上可行吗？

地球工程包括两大类方法来处理气候变化。一个是去除二氧化碳，另一个是管理太阳辐射。碳捕获、直接空气捕获和加速风化去除二氧化碳。增亮云层、向云层中注入气溶胶以及遮阳罩都是控制太阳辐射的方法。

地球工程是一个有争议的话题。许多人害怕以这种方式扰乱自然。潜在的不可预测的后果引起了许多人的担忧。对许多人来说，它们似乎有些极端。

但是不管它们是否潜在极端，可能没有办法完全避免它们。这是因为，即使出现了各种解决方案，我们显著降低了碳排放，但这并不能改变这样一个事实，即在我们减少排放后很长一段时间内，大气中仍存在碳的畸胎瘤。地球将继续升温。我们需要一种方法来应对持续升温的地球，即使我们降低了排放。

加拿大东部或美国东北部的人们现在正面临着气候危机的现实。加拿大早期强烈的野火季节产生的烟雾笼罩了美国一些最大的城市，浓烟弥漫，危害极大。航班被推迟，体育赛事被取消，学校陷入困境，当局敦促人们留在室内以保障健康。我们正在经历科学家几十年前做出的预测。

Casey Handmer是Terraform Industries的创始人，该公司专注于利用太阳能从大气中提取碳并将其用作燃料。他们称之为千兆级大气碳氢化合物合成。

“Terraform Industries正在扩大技术规模，利用阳光和空气生产廉价的天然气，”他们的网站在介绍自己时这样说道。“我们致力于削减网络公司2尽可能快地从地壳流向大气。随着太阳能越来越便宜，总有一天从大气中获取碳会比从油井中获取碳更便宜。那就是现在。"

Handmer拥有加州理工学院的天体物理学博士学位，发表过各种主题的论文和文章。在他的博客上，Handmer写了关于太空探索和不同方面的技术。他的大部分作品都集中在影响碳排放以这样或那样的方式。最近，他在一篇题为“我们不应该让地球过热！”的帖子中写了关于气候工程的文章

Handmer对legacy CO2和新的排放物。他乐观地认为，我们可以通过能源系统的去碳化来减少排放。他在Terraform Industries开发的技术是我们降低排放的一种方法。他的系统从大气中的二氧化碳生成碳基燃料2，而不是来自地壳中的化石燃料。

一旦我们到达一个我们的排放量停止上升并开始下降的地方，我们将处于一个大大改善的局面。我们可以停下来喘口气，认识到我们应对气候变化的集体能力。但是仍然有遗留在大气中的碳的问题，以及它将造成的所有损害。植物可以吸收一些，风化可以去除一些，但这些过程需要时间，也有局限性。

在他的博客文章中，Handmer提出了一个我们都应该问的问题:“当我们将我们的工业升级到后碳世界并扩大二氧化碳排放量时，我们如何在未来几十年保持世界凉爽？”2移除？"

这就是Handmer关于气候工程的观点。即使我们降低排放，地球也会继续变热，我们需要做些什么。暂时抛开关于我们是否应该拥抱气候工程的争论，汉德默深入研究了气候工程的费用。

“合成燃料照顾新的二氧化碳2Handmer写道:“排放和两种特定的地球工程可以解决遗留的变暖问题，在我们完成工作的同时，为后代保护我们地球的福祉，并在未来几十年的关键时期阻止流血。”

他所指的两种类型是增强风化和太阳辐射管理。

这张图表显示了以千兆吨为单位的二氧化碳排放量以及未来的情景。信用:Terraform工业

增强风化就是把自然发生的事情变得更加有效。它有时被称为加速风化，但这很容易混淆，因为加速风化是一种与工程和工业相关的测试。

在地球上，碳酸盐和硅酸盐矿物与雨水和地下水结合形成碳酸。碳酸对植物和动物无害。但是它对岩石有有害的影响。酸接触矿物质并在水中形成碳酸根离子。然后矿物质、离子和水重新结合。最终的结果是改变了的矿物现在含有更多的大气碳。这一行动是地球碳循环的关键部分，将大气碳从循环中取出，并将其隔离到岩石中，最终被埋在海底并隐没到地幔中。

增强的风化作用增加了碳酸和岩石之间的表面积，使得从大气中去除碳的自然化学反应有更大的作用面积。某些矿物对这种风化更敏感，因此它们能更快地移除更多大气中的碳。在强化风化过程中，这些矿物被开采、压碎以增加其表面积，然后暴露在外。地球的自然化学活动会处理剩下的事情。

所需的岩石被称为镁铁质岩石，其中含有大量的镁和铁。玄武岩是一种常见且分布广泛的镁铁质岩石。

“有很多方法可以做到这一点，但最简单和最便宜的方法似乎是研磨几座热带火山，并将产生的岩石粉末排入温暖的浅海，”Handmer写道。“岩石粉尘漂浮了几个星期，吸收二氧化碳2在下沉之前，永久隔离二氧化碳2."

其他方法包括采矿、粉碎和在农田里传播。这有改良土壤的额外好处。我们已经在我们的农田里开采、碾碎和传播像钾碱和磷这样的东西，所以这不是一个巨大的飞跃。

在他的博客中，Handmer提到了美国独立研究员Campbell Nilsen的工作。根据尼尔森的计算，实施增强风化的成本约为20美元/吨二氧化碳2。如果有两个过量一氧化碳的畸胎瘤2在我们的大气中，在未来的四十年里，加强风化可以每年花费4000亿美元去除一个畸胎。结果将是大气中的一氧化碳2350 ppm的水平。(我们目前在421。)

当然，这种计算的价值取决于我们稳定和减少我们的新排放。

Handmer还谈到了地球工程的另一个类别:管理太阳辐射。在我们降低排放和加强风化的情况下，地球仍然会变得更热。这可能会导致很多问题，最糟糕的可能是大规模饥荒。如果我们让地球变得如此炎热，以至于农作物普遍无法生长，那么对人类来说事情会变得很糟糕。我们都想避免这个潘多拉魔盒带来的痛苦，及其所有不可预测的后果，包括战争。

当碳酸溶解钙和镁硅酸盐矿物时，它们分解成溶解的化合物，其中一些含有碳。这些物质可以流向海洋，海洋生物用它们来建造外壳。后来，贝壳被埋在海洋沉积物中。火山活动将一些碳释放到大气中，但大部分碳在岩石中埋藏了数百万年。信用:Greta shum/维基百科, 抄送给-SA

“当我们将我们的工业升级到后碳世界并扩大二氧化碳排放量时，我们如何在未来几十年保持世界凉爽2移除？”Handmer问道。

这就是在关于地球气候和如何应对的文明讨论中事情变得困难的地方。人们可以很容易地掌握在田地里采矿、粉碎和撒布岩石。但是遮挡阳光呢？听起来像是超级恶棍的比喻。

但这可能是必要的，如果我们真的想避免痛苦，这是我们都必须面对的问题。如果它让你的愤怒上升，你可能需要整理这些情绪。事实和清晰会有所帮助。

“如果我们已经分别失去了格陵兰岛、南极西部冰盖和7米+ 4米的海岸线，那么到2060年稳定在350 ppm对我们没有任何好处，”Handmer写道。当然，他是正确的，这就是管理太阳辐射的用武之地。“我们需要的是一个短期止血带来缓解全球变暖，同时让长期解决方案有时间发挥作用。”

控制太阳辐射是短期止血带，是应对气候变化的一种急救措施。有多种提议的管理方法太阳辐射。排在首位的，还有大气层，是云。“总的来说，地球最具反射性的特征是它的云，它将一些太阳光反射回太空，”Handmer写道。

最著名的太阳能工程方法是平流层气溶胶喷射(SAI。)这涉及到将气溶胶引入平流层，可能是用系留气球，以使上层大气更具反射性。

产生想要的效果并不需要大量的硫酸盐气溶胶。一个副作用是更生动的日落和日出。Instagram将不再一样。

有些人觉得这个想法很令人心烦，但通常不是因为他们已经研究过了。通常人们会从这样“扰乱自然”的想法中退缩。你不能真的责怪他们，因为我们的一些其他干预已经造成了问题。

这张可视化图显示了2021年期间地球大气中增加的二氧化碳，分为四个主要贡献者:橙色的化石燃料，红色的燃烧生物质，绿色的陆地生态系统，蓝色的海洋。表面上的点也显示了大气中的二氧化碳是如何被绿色的陆地生态系统和蓝色的海洋重新吸收的。鸣谢:美国国家航空航天局科学可视化工作室

但这就是我们现在的处境。没有回头路了。几十年前我们就被警告过，现在我们正经历着我们集体无力听从这些警告的后果。有时候解决方案会让我们不舒服，但这是有先例的。

火山就是这么做的。1991年皮纳图博火山爆发向大气中注入了约17，000，000吨悬浮微粒。它使全球气温下降了0.5摄氏度，持续了一年。

Handmer列举了许多人可能不知道的SAI的一些事实。

首先，硫酸盐气溶胶不会停留太久。一到三年后，它们会从大气中消失。因此它们易于实施和监控。“根据粗略的经验，平流层中1克二氧化硫可以抵消1吨二氧化碳的升温2一年，”Handmer解释道，这听起来很划算。

Handmer提到了初创公司Make sunsets，该公司已经在使用气象气球向平流层注入硫酸盐，尽管数量很少。任何人都可以买进，这一努力显示了它的可行性。

像增强风化一样，考虑到所面临的风险，SAI并不昂贵。事实上，这要便宜得多。

“1公斤二氧化硫抵消1000吨二氧化碳2一年了。具有增强的耐候性，1000吨一氧化碳2至少要花费20，000美元来处理，而现有的DAC+封存方法目前花费大约100万美元。35c！现在我们在讨论了，”Handmer写道。(DAC代表直接空气捕获，另一种从大气中去除碳的方法。)

Handmer做了更多的计算，表明如果世界上有10，000人愿意每人花费2，000美元，用气球加热可以抵消二氧化碳2直到我们控制住排放和封存。

此图像显示了香料该项目可以利用系留气球将硫酸盐气溶胶注入平流层。它只能反射太阳辐射的百分之几，但是会反射得很快。鸣谢:Hugh hunt–自己的作品，CC BY-SA 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=16490430

更深入地说，他计算了使用SAI来抵消一个过剩二氧化碳的成本2在大气中。他说这将花费每年3 . 5亿美元。“这比40年计划每年封存1万亿吨二氧化碳的成本低不到0.1%2Handmer写道，“它将只使用美国每年硫磺产量的5%。

热衷于搜索的读者会发现硫酸盐气溶胶会导致酸雨，这似乎使它不适合作为解决方案。“愚蠢的科学家！”有人会想。“他们怎么能这么邪恶！”好像试图想出防止痛苦的解决方案的人是超级恶棍。

但是我们熟悉的酸雨来自工业烟囱，而不是来自平流层气溶胶。区别？高度、数量和浓度。

对地面硫酸盐排放有严格的规定，因为它们在一个地区产生酸雨浓度。烟囱里的硫酸盐很快就变成酸雨，没有冷却效果。但是我们不需要在平流层中放太多的硫酸盐来冷却，而且它在那里停留的时间更长。“二氧化硫在平流层停留的时间要长得多，”Handmer写道，“因此冷却所需的相对少量的二氧化硫不会像在工厂或炼油厂附近那样造成浓缩的酸性沉降物。”

Handmer有力地证明了气候工程方法不一定那么昂贵。当然，还有更多细节无法在本文中讨论。一些提出反对意见的人非常有见识，所以会有持续的讨论。有各种类型的项目正在实施，以测试和开发潜力气候工程方法，我们会继续学习更多关于它们的知识。

但是我们需要采取行动。在现代世界，我们依靠廉价的大规模农业和漫长的供应链为人们提供食物。气候变化可能会破坏这一切，并造成广泛的痛苦。它有可能造成失败的国家，只有强者和无情者才能生存。谁知道它会释放出什么样的末日地狱？学习人类历史的学生可以生动地想象人们会如何反应，以及当集体人性的观念被抛在脑后时，一些人会堕落到什么地步。

这些解决方案在某些方面可能会有争议，但正如Handmer的分析所示，它们不一定很贵。最终，我们将不得不接受并实施其中的一些方法，抛开我们的恐惧，至少是毫无根据的恐惧。

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