Peter Kelemen在阿曼（图片来源：Kevin Krajick）
如今的二氧化碳浓度已经比过去80万年或更长时间内的任何时候都高了。在这一年里，像碳中和、净零这样的术语变得越来越普遍，世界各国正在意识到每一个高级别气候评估中强调这些概念的急迫性。人类需要做出巨大的改变，以遏制最灾难性的气候变化后果。气候的影响比许多科学家所预测的发生更快。温室气体正在使地球不断变热，温度的上升正在以深刻的、连带的方式扰乱天气和气候系统。
联合国环境规划署（UN Environmental Programme, UNEP）在其2020年发布的报告中得出了一项结论，尽管疫情的封锁使大气中的二氧化碳略有下降，但“本世纪世界仍将面临超过3℃的灾难性升温，这一数值远远超出《巴黎协定》（the Paris Agreement）中限制的，全球变暖低于2℃，并追求1.5℃的目标”。报告接着说明，为了避免全球变暖的最坏后果，我们需要在2050年前从大气中清除100亿吨二氧化碳。
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换句话说，除了大幅削减全球化石燃料的排放之外，社会还需要开发和运用消除大气中已有的二氧化碳的技术。这是一项庞大的任务，但是拉蒙-多尔替地球观测站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的科学家们已经为之奋斗了十多年。
脱碳，即从空气和工业流程中捕获二氧化碳的过程，几年来在拉蒙-多尔替观测站一直处于不同发展阶段。研究人员正在开发的许多战略，其中之一涉及了利用地球本身从空气中回收二氧化碳的自然过程。
地学家Peter B. Kelemen是拉蒙-多尔替地球观测站的研究学者，也是地球和环境科学系的阿瑟·D·斯托克纪念教授（Arthur D. Storke Memorial Professor）。他一直是阿曼钻探项目（Oman Drilling Project）的主要设计师，该项目涉及200多名来自地球物理、地球化学、地质学、生物学和物理学等学科的不同国家的科学家，他们正在研究与阿曼沙漠中一个独特地质特征相关的课题。在这一地区，大洋地壳及其下层地幔岩石被推到地表，形成了世界上最大的裸露在陆地上的大洋地壳和上层地幔。
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大气中的二氧化碳自发与地球内部的岩石，即地幔，发生反应，形成“碳酸盐”矿物，这既能将二氧化碳从空气中清除，又以固体形式永久性地储存了它。这个过程是由地幔岩石和大气之间的不平衡所产生的化学能量驱动的。
Kelemen主要研究流体和岩石之间反应的化学和物理过程。他目前的研究重点是通过模仿自然碳矿化的工程方法从空气中去除和永久储存二氧化碳。Kelemen和他的同事们已经开发了好几项专利，利用这种天然可用的化学能量来产生低成本的空气中二氧化碳去除和地质储存技术。
“我们想找出最便宜的方法清除空气中的二氧化碳，我们想出了一个非常简单的办法：采掘石灰石，并把它煮熟。现在我们有可以储存使用的二氧化碳和氧化钙。我们把氧化钙放在室外，它将从空气中吸收二氧化碳，再次制造石灰石，反复进行。这是很简单的操作，甚至是愚蠢的。但是我们发现，只是在实验室里与空气反应，我们可以在不到两周的时间内将75%的氧化钙转化为石灰石。而且，由于这个过程是如此简单，它目前在所有提议的直接空气捕集方法中具有最低的同行评审估计成本。”Kelemen说。
两家新成立的公司正在将Kelemen的创新技术付诸实施。位于加利福尼亚的传家宝碳技术公司（Heirloom Carbon Technologies）致力于在2035年之前通过上述氧化钙和碳酸钙的“循环”从空气中去除10亿吨二氧化碳。
同时，位于阿曼的44.01公司正专注于通过在地表下形成固体碳酸盐矿物来储存从空气中移除的二氧化碳。两者都代表了脱碳技术在实际应用方面的深远进步。“这是迄今为止我所看到的最有希望的技术。因此，我非常高兴看到这些技术最终走向实地规模的测试。”Kelemen说。
作者：Marie Denoia Aronsohn
翻译：张智煜
审校：张楚
引进来源：哥伦比亚大学地球研究所（Earth Institute at Columbia University）
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