那么，关于虎鲸，最重要的似乎是，它代表了直接捕获空气的可能性，这种可能性已经接近商业业务。Climeworks现在有几十个客户，包括直接从该公司购买碳去除服务的个人消费者，以及保险巨头瑞士再保险(Swiss re)等公司，他们将为埋在冰岛土壤下的永久碳补偿买单。更重要的是，Orca工厂将是迄今为止世界上最大的正在运行的直接空气捕捉工厂——据该公司估计，它代表着在四年的时间里将其碳去除努力“扩大”了约80倍。

然而，Climeworks和Orca可能很快就会黯然失色。计划建造更大的DAC工厂——位于美国西南部的一座，计划于2024年底完工;另一座位于苏格兰，比美国的项目晚一年完工，将由其竞争对手英属哥伦比亚的碳工程公司建造。根据最初的计划，碳工程公司的设施将采用一种稍微不同的技术，由可再生能源提供动力，最终每个设施每年将从大气中净去除约100万吨二氧化碳。

碳工程公司的首席执行官Steve Oldham最近告诉我:“在我们看来，这将决定性地回答一个问题:直接空气捕获在大规模和负担得起的成本上可行吗?”“在我看来，我们已经脱离了学术研究和可行性，现在进入了工程现实。”

数学是令人生畏的

考虑这些努力的全球价值的一个方法是把它们放在气候变化这个令人羞愧的数学中。在最近报告政府间气候变化专门委员会(IPCC)使用了许多模型来绘制未来可能的排放情景，并了解到2100年我们可能如何经历上升，比如1.8°C或2.5°C(3.2°F至4.5°F)。

去年,大约310亿年数以吨计的二氧化碳被释放到大气中。这个数字可能还会上升更高的今年，全球经济开始从Covid-19大流行中复苏。但要想有机会将全球变暖控制在2摄氏度以内，我们必须在本世纪中叶左右有效地将温室气体排放降至接近零的水平。

毫无疑问，开始这样做的最佳方式是大幅转变我们的电力、交通和工业系统，采用无排放的能源和过程。然而，我们可能需要积极补偿那些难以迅速脱碳的经济部门——例如航空旅行或钢铁生产。这意味着我们必须同时积极地从大气中吸收二氧化碳。

我们的碳去除工作可以采用自然手段，例如将大气中的二氧化碳封存在土壤中或新建森林。但我们也可以利用更多的技术手段，如DAC或生物能源与碳捕获和储存(简称beccs)，这涉及到种植植物，燃烧或发酵获取能量，然后捕获二氧化碳排放并将其掩埋。

这里的数字令人望而生畏。Zeke Hausfather是非营利组织Berkeley Earth的气候科学家，他参与了为IPCC报告绘制可能的排放路径的工作。他告诉我，在最乐观的情况下，到2100年将气温上升限制在1.5°C，这需要大量的缓解努力，以及到本世纪末每年大约170亿吨(即数十亿吨)的二氧化碳排放。尽管种树似乎是帮助我们实现这一目标的理想解决方案，但新建森林可能并不足够耐用尤其是在西伯利亚和美国西部发生大规模野火之后。

Hausfather说:“通过BECCS或DAC进行长期的地质储存来去除二氧化碳通常不如采用自然的方式。”他补充说，这是因为在地面上以生物质的形式储存碳很可能是暂时的。

新工厂不仅仅是炒作

DAC能否对碳去除目标做出有意义的贡献仍然是一个悬而未决的问题。但是新的“气候工程”和“碳工程”工厂表明了重大进展，而不仅仅是炒作。

美国能源部(DOE)官员、碳捕获技术专家詹妮弗·威尔科克斯(Jennifer Wilcox)告诉我:“这两家公司今天已经准备好了。”“但问题是，它们如何从数千吨变成数百万吨?’”当然，在那之后，还有一个更大的问题:他们真的能达到数十亿美元吗?

在过去几年里，在报道气候解决方案和碳去除策略的过程中，我多次被风险投资家(我尊重他们对技术的掌握，他们对气候变化有深刻理解的投资者)告诉我，到本世纪中叶，直接空气捕捉可能会成为世界上最大的产业之一。

如果这是真的，我不会感到震惊。另一方面，即使DAC行业的适度增长似乎也完全有条件。对各国政府和工业界来说，减少排放是一项艰巨的任务，因为他们开始逐步淘汰化石燃料。除此之外，DAC是否“扩大规模”并对气候产生重大影响主要取决于它的费用。或者换一种说法:从空气中分离一吨二氧化碳并将其放入地下，或放入混凝土或碳纤维等耐用产品中，最终将花费多少钱?如果能达到每吨接近100美元的价格，直接捕获空气可能会成为一项重要而有用的技术，这似乎是一个共识。

但我们仍然不确定。几年前，Climeworks的高管告诉我他们的成本直接捕获空气的价格在每吨500到600美元之间。该公司没有公开估计——实际上可能还不知道虎鲸工厂在这一测量上有多大改进。能源部的威尔科克斯说，尽管如此，仍有一些物理和热力学的限制，可以帮助作为一个下限。

威尔科克斯推测，科学上的限制可能会使气候工程公司或碳工程公司的工厂很难以低于每吨100美元的价格从空气中去除碳。无论未来工程师如何努力工作，通过更便宜的材料和流水线工业化来降低成本，这种情况可能仍然存在。最近的一次分析碳工程公司(Carbon Engineering)的科学家撰写的一份报告预测了类似的结果:DAC的最终成本范围在每吨94美元至232美元之间。这可能还需要几十年的时间，也可能永远不会实现。

朝正确的方向迈出了一步

像虎鲸和碳工程这样的新工厂西南部的一个庞大工程然而，并不是为了完善碳去除过程。关键是要在技术和商业上向前迈出一大步。我们只能根据碳去除公司高管的未来目标来推测DAC技术下一步可能实现的目标。但如果未来几年成本达到每吨400美元或350美元，这将表明这仍然是一种需要进一步改进的有前途的工具。这可能表明，对于航空公司或化肥制造商(甚至是政府实体)等公司来说，这可能是一个可行的选择，这些公司最终可能被迫购买补偿，以补偿他们的碳排放。

也许最好的解释是，新工厂的开业是一个复杂的、几十年的全球部署过程的开始，这个过程是经过多年的研发的。“我们有信心我们的成本将继续下降，”Carbon Engineering首席执行官奥尔德姆说。“但前提是我们部署。如果你从不部署，你的成本就永远不会下降。”

此外，奥尔德姆的观点是，通过巨大的减排努力，到2050年，世界可能能够消除70%到80%的排放。他说:“但那将会留下20%到30%的碳足迹，我们将不得不去除。”大概相当于每年排放100到120亿吨二氧化碳。

作为一个思想实验，这需要1万个碳工程公司目前正在计划的工厂。他说:“我认为，如果世界下定决心，我们可以生产很多这样的植物。”“我们过去也这样做过。看看我们是如何抢购新冠疫苗的。再看看我们是如何匆忙备战，然后开始大规模生产飞机的。”

一个担忧是，如果DAC侵蚀了全球在减排方面的努力，它可能会越来越有争议。换句话说，如果碳能有效且经济地从空气中去除，就可能减缓淘汰化石燃料的热潮。至少就目前而言，这仍是一种假设风险。奥尔德姆和他的同行们告诉我，他们相信新的州和政府政策正在把他的行业推向正确的方向。

例如，美国一项名为45Q的企业税收抵免政策，正在帮助补贴碳捕获和封存的一些高成本。联邦基础设施的可能通过比尔在接下来的几个月里，政府可能会拨款多达35亿美元，帮助建设大型DAC工厂。与此同时，私营部门的推动对羽翼未丰的DAC公司来说是一个福音。许多有兴趣成为碳中和或碳负的科技公司——微软、Stripe和Shopify在气候工程和碳工程上投入了大量资金。他们的承诺反过来又帮助这些公司推进了规划和建设。

新的投资正在涌入

与此同时，投资资金开始流向“下一代”DAC创意。美国能源部最近投资超过1200万美元，用于一系列早期阶段的方法和组件技术。一些风险投资公司，尤其是突破能源和LowerCarbon Capital，已经向初创公司投入了数千万美元。一家新公司，总部设在旧金山Noya，利用现有的发电厂冷却塔创建一个“分布式”直接空气捕捉站系统，该公司希望这将证明比从零开始建造DAC电厂更便宜;另一家是总部位于底特律的初创公司鮣鱼该公司将碳捕获吸附技术安装在卡车钻机上，以在长途运输中吸走二氧化碳。作为一种甜味剂，一种新的1亿美元由埃隆·马斯克赞助的X-prize是一项为期四年的全球竞赛，它将奖励最有前途的年轻的碳去除公司，这些公司的想法可以扩大到每年数十亿吨。

所以在这个行业里，有大量的资金和热情。在最热的时候，什么是短暂的富足月根据记录和近期对未来全球温度的预测，有足够的时间。

在DAC发展的这个阶段，值得回顾的是，众所周知，很难预测技术需要多长时间才能成熟。20世纪50年代中期，就在第一个实用的光伏太阳能电池在新泽西州的贝尔实验室被发明出来之后，它的发明者之一达里尔·查宾(Daryl Chapin)计算出，将这种设备作为一个典型的美国家庭的电源需要花费大约150万美元。如今，你只需花大约2万美元就可以为一个家庭安装太阳能电池板太阳能工业协会随着时间的推移，这种投资会通过降低电费而获得回报。在一些地方，太阳能光伏现在是地球上最便宜的能源来源。

因此，直接空气捕捉技术未来的挑战——不确定的成本下降弧线——是一个熟悉的问题。一种可能的未来是，DAC行业将继续削减开支，但可能无法达到每吨100美元的价格结构，使其作为一种抵消手段具有经济吸引力。对直接空气捕捉领域的先驱、亚利桑那州立大学负碳排放中心(Center for Negative Carbon Emissions at Arizona State University)负责人克劳斯·拉克纳(Klaus Lackner)来说，一个关键问题是，随着DAC的发展，它是否会模仿太阳能光伏电池板和风力涡轮机的惊人成本下降，还是仍然是一种触及固有经济极限的小型技术。

拉克纳说:“我的观点是，如果它像许多其他大规模生产的技术一样，假设它增长大约300倍，我们就应该避免每吨碳排放100美元，这不是没有道理的。”“除此之外，我的水晶球有点模糊。但如果价格继续增长1000倍，我们应该达到每吨50美元，或者70美元或80美元。”

与光伏产业的相似之处

Lackner认为DAC实际上可能处于一个比太阳能光伏更好的阶段，比如20世纪70年代，当时的价格非常昂贵。他说，要广泛采用太阳能技术，需要将成本降低约100倍。DAC只需将成本降低10倍，就能达到理想的效果。

他承认，无法保证DAC会在扩大规模的同时获得成功。他还警告说，即使直接捕获空气的成本大幅下降，世界仍需要一个应用该技术的监管框架，以便对气候产生重大影响。他说，与改进技术同样重要的是，迫使工业和政府“把二氧化碳当作废物对待”，从而花钱清理它也同样重要。

有鉴于此，未来几年应该会很有说服力。我们可能很快就会知道DAC是否会成功，或者这项经常被批评者视为不切实际的技术是否会因为效率低下而碰壁。如果是前者，我们将在气候工具箱中有一个有用的工具。但如果是后者，它几乎肯定会使实现一个宜居世界的目标更加复杂。摆在我们面前的工作，在政治、技术和经济方面已经面临巨大挑战，将变得更加困难。