1997年末的一個晚上，13歲的克萊爾·拉克納因為科學課要選擇一個實驗主題便找父親尋求建議。她的父親叫作克勞斯·拉克納，正好是一位物理學家，在美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室從事核聚變研究。那時，他已經開始懷疑核聚變能否取代高污染燃料，并轉而思考如何去除大氣中的溫室氣體。因此，他建議克萊爾嘗試從空氣中捕集二氧化碳。于是，克萊爾買了一個水族箱泵。在實驗中，她將空氣泵入裝滿強堿性溶液的試管中，這些堿液會與氣流中的酸性二氧化碳結合，從而在一夜之間去除大約一半的二氧化碳?？巳R爾因此在縣科學博覽會上獲得了二等獎，她的父親也撰寫了一篇論文稱，從空氣中移除二氧化碳“很有可能可以在一定程度上”緩解全球變暖。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
1·直接空氣碳捕集
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自20世紀50年代，科學家就已經知道如何從潛艇和宇宙飛船內的空氣中去除二氧化碳，以防止船員窒息。但克勞斯·拉克納的論文首次提出，我們可以將二氧化碳從大氣中分離出來，以確保地球的宜居性。幾年后，克勞斯·拉克納與他人共同創立了一家名為“全球研究技術”的公司，并于2007年首次展示了從環境空氣中移除二氧化碳的技術，現在這種方法被稱作“直接空氣碳捕集”（DAC）。“直接空氣碳捕集”裝置通常是一個由有機玻璃制成的長方形盒子，里面裝著塑料片，塑料片上涂有干燥的二氧化碳吸附樹脂。盒子的門會像衣柜門一樣打開，以便空氣流過塑料片。接著，在門關閉后，這些塑料片會被水浸濕而釋放出二氧化碳，而后這些二氧化碳會被收集到儲存罐中，以便用于工業領域或封存在地下。同年，英國維珍大西洋航空公司的所有者理查德·布蘭森宣布設立一項2500萬美元的大獎，獎勵“具有商業可行性”的空氣除碳技術。 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com
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圖為用于直接碳捕集的石灰石。 本`文-內.容.來.自：中`國^碳`排*放*交^易^網 ta np ai fan g.com
雖然相關的化學反應可能并不難，但裝置需要大量的設備與能源，因此需要大量的資金。2008年金融危機爆發后，全球研究技術公司耗盡了資金。布蘭森則從未頒發獎金——一位發言人在2010年指出，2500個參評提案中沒有一個能夠有效吸收二氧化碳，并表示隨著碳捕集技術的發展，民眾的擔憂程度越來越高。盡管那時有幾家初創公司一直在自主研發技術，且有多個小型設施落地，特別是瑞士名為“克萊姆工業”的公司，以及加拿大名為“碳工程”的公司，但DAC卻逐漸淡出了人們的視線。
然而，自21世紀初以來，全球二氧化碳排放量持續攀升，地球也變得越來越熱。科學家逐漸認識到，想要實現《巴黎協定》的目標，不僅需要大幅減少碳排放，還要在本世紀從大氣中移除數千億噸的二氧化碳。植樹是最顯而易見的方法，但即便是種植一萬億棵樹也遠遠不夠，并且樹木還可能會燒毀或死于病害，由此釋放出它們儲存的碳?？藙谒?middot;拉克納表示，在21世紀初，世界還沒準備好接受DAC技術。“然而現在，我認為已經到了刻不容緩的地步。”
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為了到2050年實現凈零排放的目標，人們正試圖通過多項措施大幅減少碳污染，包括建設可再生能源，實現從汽車到地下室熔爐等的全面電氣化，以及鼓勵發電廠進行碳捕集與封存。但有些來源的碳排放難以消除，比如長途飛行、航運、農業、水泥和鋼鐵生產。事實是人類制造的機器導致了全球變暖，然而現在我們又要建造更多的機器來移除碳排放。如果全世界從空氣中移除的二氧化碳量開始超過碳排放量，即所謂的負排放，那么碳移除技術甚至可能使全球氣溫開始略有下降。
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美國計劃，到2050年每年移除和儲存的二氧化碳量至少達10億噸，比目前碳排放量的五分之一還多。為了實現這一目標，碳移除行業必須每年擴張40%以上，在短短幾十年內發展成為世界上最大的產業之一，這樣的發展速度超過了現在的絕大多數技術。2021年和2022年提出的關鍵氣候法案包括對DAC的重大稅收減免，以及投入35億美元來建設幾個區域性DAC中心。與此同時，大公司開始試圖購買碳信用額來抵消其碳足跡。事實上，DAC公司每從空氣中移除一噸二氧化碳就會獲得一單位的碳信用額。然后其他公司便能從DAC公司購買碳信用額，而無需減少相當于此信用額的二氧化碳排放量。為此，美國已有130多個商用DAC工廠立項。然而，幾乎所有這些工廠都是由一家石油公司規劃，這家石油公司通常會將二氧化碳注入地下，以便從舊油田中“擠”出更多的原油。美國能源部部長詹妮弗·格蘭霍姆將DAC描述為“可以從空中直接吸走數十年來累積的碳污染的巨大真空吸塵器”。但現在的問題是，最終DAC是否也會向環境中排放新的碳污染？ 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
2·第一家工廠 夲呅內傛萊源亍：ф啯碳*排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
美國第一家商用DAC工廠由名為“海盧姆”的初創公司開設，位于美國加利福尼亞州圣華金縣下屬的一座城市——特雷西。沙山克·薩馬拉是海盧姆公司的首席執行官，他帶我來到白色網圍起的工廠核心區域。在這個區域內，工廠操作間就像一個巨大的工業廚房。數百個不銹鋼托盤裝著看似白面粉的物質，堆疊成12米高的塔。矩形機器人沿著塔樓之間的垂直大梁上下移動，檢查那些形如面粉的石灰粉。這些石灰能從經過托盤的空氣中吸收二氧化碳，在大約三天的時間里轉化為碳酸鈣，即石灰石粉。接著，形似機器人“魯姆巴”但體型更大、配有叉車的輪式機器人會從托盤堆的底部拉出托盤，將粉末倒入通向外面900攝氏度高溫爐的管道中。經過煅燒，石灰石釋放出二氧化碳，并重新轉化為石灰。捕集到的二氧化碳會被壓縮并泵入一個大型儲罐中，之后再被注入地下或混入濕混凝土中封存幾個世紀。石灰則放回托盤中，繼續吸收更多的二氧化碳。 本`文@內-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om
薩馬拉在印度海得拉巴一間18平方米的房子里長大。熱浪來襲時，為了讓家人涼快一些，他的母親會將一條濕毛巾蓋在風扇上。他的父親先后在美國一家冰淇淋攤和一家藥店工作。在薩馬拉12歲時，他的父親帶著全家來到了美國緬因州。后來，薩馬拉在美國康奈爾大學攻讀經濟學和機器人學，并在美國移動支付公司工作過。2013年，薩馬拉與他人在舊金山合伙創辦了一家公司，能夠在幾天內制造并交付定制電路板。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放（交—易^網-tan pai fang . com
但薩馬拉越來越擔心包括印度在內的全球氣候災害。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2018年的報告首次指出，要將全球升溫控制在1.5攝氏度以內，碳移除技術可能很關鍵。兩年后，他與當時還是化學工程博士生的諾亞·麥昆共同創立了海盧姆公司。他們開始開發一種可實現規模化應用的方法，摒棄了其他DAC初創公司常常使用的化學溶劑、復雜的過濾器和大功率風扇，轉而使用廉價的石灰石和流速較緩的氣流。
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大約在同一時間，大型科技公司開始投資碳移除行業，有時是為了抵消自家公司產生的大量碳排放。海盧姆公司只是以書面形式宣布了他們的碳去除技術，幾個月里便有兩家在線零售服務公司為獲得未來的碳信用額，向海盧姆公司支付了數十萬美元，這幫助打開了碳移除技術的市場需求。第二年，海盧姆公司就從包括比爾·蓋茨在內的多位投資者那里籌集到了5300萬美元，并在馬斯克資助的1億美元XPRIZE碳移除大賽中贏得了100萬美元的啟動獎金，該競賽旨在獎勵能夠每年從空氣中移除1000噸二氧化碳，并有可能進一步擴大規模至數十億噸的技術。此后，這家初創公司便開始在特雷西建造DAC工廠。2023年8月，美國能源部給海盧姆公司和克萊姆工業公司撥款6億美元，用于在美國路易斯安那州西部建造一個DAC中心。（除海盧姆公司特雷西工廠外，世界上還有一套用于捕集二氧化碳的商用DAC設施，由克萊姆工業公司運作，位于冰島高原上。）這個聯合中心被稱作“賽普拉斯項目”，主要用于每年捕集100萬噸二氧化碳并將其注入地下。
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美國能源部和科技公司的目標是通過提高產能來降低DAC的價格，其中有幾家公司在碳移除技術上已投資10億美元。目前，通過DAC去除一噸二氧化碳換取的一單位碳信用額要花費約1000美元，比同等的植樹成本高出許多倍。但薩馬拉認為，規?；瘧每梢越档统杀尽?ldquo;這可以讓成本曲線以非?？斓乃俣认陆担?rdquo;他在壓縮機的轟鳴聲和真空泵如鐃鈸般的撞擊聲中說道，“你只需要把石灰放在一個個托盤上。” 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
3·“賽普拉斯”
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離開加利福尼亞州后，我去了賽普拉斯項目的規劃地——格雷牧場，那里是路易斯安那州沿岸400平方千米的沼澤區，毗鄰得克薩斯州。從休斯頓開車到路易斯安那州的萊克查爾斯，我經過了斯賓德托普山，1901年石油從這里的地下噴涌而出，飛升至約60米的空中，此后便拉開了得克薩斯州石油繁榮的帷幕。這個家族的后裔格雷·斯特里姆說，目前格雷牧場約一半的收入仍然來自木材和石油開采的土地租賃，另一半來自肉牛飼養。不過，他希望從賽普拉斯項目開始，碳封存可以成為當地的下一個主要產業。
我和斯特里姆以及4名員工一起驅車前往50千米外的格雷牧場。我們在一條碎石路邊停下車，不出三年，這個地方將看起來更像科幻電影里的場景，而不再是奶牛牧場?？巳R姆工業公司的最新技術是一個邊長為23米的圓角立方體設備，側面呈網狀，頂部伸出16個風扇噴嘴，底座為巨大的混凝土結構。未來將有大約60個這樣的立方體排成一行，由壓縮機和管道相連。在每個立方體內部，有16個通風設備，里面裝有涂覆氨衍生吸附劑的過濾器。隨著氣流通過風扇、經由網狀結構進入過濾器內，吸附劑便會捕集氣流中的二氧化碳。然后，關閉通風設備，向里面充滿100攝氏度的蒸汽，這樣二氧化碳就會釋放出來并通過管道傳入封存地?？巳R姆工業公司會把捕集的二氧化碳從牧場的一側傳輸到12千米外的另一側，在那里，斯特里姆的團隊將把二氧化碳注入到地下深處。海盧姆公司本來打算在克萊姆工業公司附近建一座工廠，但在我參觀后，海盧姆公司將賽普拉斯項目的一部分北遷，搬到了該公司在路易斯安那州什里夫波特建立的另一家工廠附近，以便把二氧化碳封存在路易斯安那州中部一片人工用材林地下。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
我們回到車上前往碳封存地點，同時留意是否有鱷魚出沒。20分鐘后，我們到了另一片草地，它位于一條駁船運河與一架廢棄風車之間。2018年，來自美國的非政府組織、能源公司和依賴化石燃料的州的參議員聯合起來，將一項名為45Q的稅收抵免政策中的抵免額增加了一倍多，斯特里姆就此萌生了可以將碳注入此處的想法。根據這項政策，墨西哥灣沿岸的天然氣和石油化工生產商等公司，可以通過煙囪上的洗滌器捕集二氧化碳并封存在地下，即碳捕集與封存（CCS），從而抵免一些稅額，具體來說是每移除一噸二氧化碳可獲得50美元的稅收抵免。西弗吉尼亞州的參議員喬·曼欽是參議院內從石油和天然氣行業獲得獻金最多的人。2022年，在曼欽等人的推動下，45Q政策中的稅收抵免再次增加：從煙囪內捕集一噸二氧化碳為85美元，直接從空氣中捕集一噸二氧化碳為180美元。對于在賽普拉斯項目中移除的二氧化碳，克萊姆工業公司和海盧姆公司都可以申請稅收抵免，同時可以向想要抵消碳排放的客戶出售碳信用額。重要的是，美國能源部還為這一項目提供了高達6億美元的投資。此外，斯特里姆所擁有的牧場坐落在一個如同“生日蛋糕”的巖層之上，很適合用來封存二氧化碳。因此，為了將二氧化碳封存在這里的地下深處，克萊姆工業公司將向斯特里姆支付一定的費用。斯特里姆說，“這里的地質條件真是太神奇了。” 內.容.來.自：中`國*碳-排*放*交*易^網 t a npai fa ng.com
這種地質構造開始形成于6500萬年前，當時落基山脈向上隆起，密西西比河等河流開始攜帶碎沙粒向下流入墨西哥灣。經過漫長的歲月，新的沉積層不斷堆積，在它們的重壓下，下方較古老的沉積層被壓縮成多孔的砂巖。時不時地，海平面上升，在其上覆蓋了一層泥質層，進而形成頁巖。在格雷牧場這樣的地方，頁巖層形成了一頂不可滲透的“蓋巖”，可以封存通過油井注入到下方砂巖孔隙中的二氧化碳。斯特里姆表示，這種分層結構使墨西哥灣沿岸成了“孔隙之地”，就像沙特阿拉伯是“石油之國”一樣，估計可封存1000億噸二氧化碳。 本`文@內-容-來-自；中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om
如果路易斯安那州批準了斯特里姆的鉆井許可，他的團隊將向下鉆探2750米穿過頁巖層，然后將壓縮后的二氧化碳注入下方的砂巖。地質學家將通過儀器觀察超高密度二氧化碳羽流如何擠走孔隙中的鹽水，并向上遷移到頁巖穹窿，同時密切監測二氧化碳的封存情況。他們計劃在30年內將1億噸二氧化碳注入到三個地點內。但模擬地下情況并不容易。在北海的一個碳封存項目中，羽流沖破了8層薄薄的頁巖層，然后被困在了先前未被發現的第9層頁巖層下。此外，路易斯安那州內有12萬口廢棄油井，二氧化碳很可能通過這些油井逸出，盡管斯特里姆表示，他所擁有的碳封存地點附近的6口油井已被妥善封堵。
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然而，以黑人為主的萊克查爾斯地區的居民擔心，輸送二氧化碳到封存地點的管道可能會破裂。2020年，一個跨州二氧化碳管道網絡發生泄漏，導致鄰近的密西西比州45人住院。今年4月，萊克查爾斯郊區發生的另一起泄漏事故迫使警方發布了就地避難令。更廣泛地說，他們擔心賽普拉斯項目會助長環境種族主義。
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4·技術的另一面
DAC行業還需要回答誰來買單的問題。美國能源部估計，到該行業每年能從大氣中移除10億噸二氧化碳時，捕集一噸二氧化碳的成本將降至100美元以下，僅憑45Q稅收抵免就能實現盈利。但瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員于今年4月發表的研究預測，DAC的成本仍將維持在每噸360美元左右。按此計算，吸收10億噸二氧化碳的成本可能超過美國國內生產總值的1%。即便是資金充裕的科技公司，也很難想象他們每年會自愿花費數千億美元來購買碳信用額。內梅特說，美國政府或者至少是多數州政府，可能不得不以某種方式限制公司的碳排放，并強制污染者支付移除二氧化碳的費用。加利福尼亞州已經開始這樣做：想要在該州銷售汽油和柴油的公司必須要么減少碳排放，要么購買碳信用額。如果獲得批準，克萊姆工業公司和海盧姆公司可以向其他公司出售部分碳信用額。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
除設備外，能量需求也是主要成本。百萬噸級賽普拉斯項目所需能量相當于25萬個普通美國家庭的用電量。移除10億噸二氧化碳所需的電量將是美國2023年可再生能源發電量的兩倍。即使沒有這一需求，美國目前也仍難以實現其可再生能源目標。批評家認為，對DAC的投資最好用于發展可再生能源，以取代天然氣和煤炭發電，目前這兩種發電方式仍然是美國電力的主要來源。美國斯坦福大學土木與環境工程學教授馬克·雅各布森于2019年發表的研究表明，在20年的時間里，與用風力發電取代燃煤發電相比，使用同樣多的風能運行DAC工廠將向大氣中多排放40%的二氧化碳。而且DAC也不會減少其他燃煤污染物的排放，如二氧化硫。“除非所有的化石燃料工廠和生物能源工廠都消失了，否則DAC不會帶來任何好處。”雅各布森說，“因為那些工廠始終會增加空氣污染、（燃料）開采以及化石燃料基礎設施。”
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目前，絕大多數科學家認為有必要大幅減少化石燃料的使用。但有人擔心，DAC的發展會讓一些人感到困惑：既然之后可以移除大氣中的二氧化碳，那為什么要停止燃燒炭？全球還遠遠無法實現將全球升溫限制在1.5攝氏度的目標，但包括美國在內的主要石油和天然氣生產國依然打算在2050年前繼續增產。國際環境法中心的分析師莉莉·富爾表示：“對這些未來投機性技術解決方案的依賴，推遲了當下真正的氣候保護行動。”事實上，DAC技術最大的私人投資者是美國大型石油公司——西方石油公司，這家公司的首席執行官曾說過，“沒有理由永遠不生產石油和天然氣”。 本+文內.容.來.自：中`國`碳`排*放*交*易^網 ta np ai fan g.com
從格雷牧場出來后，我沿著海岸向南驅車前往得克薩斯州科珀斯克里斯蒂。這是一座以拉丁裔為主的城市，曾經以海灘聞名，如今已成為美國最大的石油出口港。除了賽普拉斯項目，能源部還為西方石油公司在這里開發DAC中心提供了高達6億美元的資金。克萊姆工業公司和海盧姆公司表示，DAC不應該成為擴大化石燃料生產與使用的理由，但對西方石油公司來說，發展DAC的目的是銷售其“凈零石油”。也就是說，石油燃燒產生的碳排放，將被西方石油公司的DAC工廠所捕集的二氧化碳抵消。西方石油公司已經在得克薩斯州西部建造了一座獨立的、50萬噸級的DAC工廠，它名為“斯特拉托斯”，會把捕集到的部分二氧化碳注入舊油井中，以采出更多的原油，這種方法叫作“強化采油技術”。去年，西方石油公司的首席執行官薇姬·霍盧布表示，DAC技術“讓我們這個行業得以繼續發展60年、70年、80年，所以我認為這項技術很重要”。 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
在科珀斯克里斯蒂以南15千米處，經過一座大教堂、一家煙花店和一些半圓拱形小屋后，碎石路上出現了一個“禁止入內”的標志。十幾臺風力渦輪機在海風中隆隆作響。越過一排低矮的豆科灌木，就是國王牧場。這里比羅得島還要大，是詹姆斯·迪恩主演的關于石油熱潮的電影《巨人傳》的靈感來源。最快明年，西方石油公司位于得克薩斯州南部的DAC中心就將在這片黃褐色的土地上拔地而起。西方石油公司拒絕對此發表評論，也不允許我進去參觀，但從網上的效果圖來看，這座工廠將擁有一棟棟長長的建筑，外墻采用多孔黑色材料，金屬屋頂上有一排巨大的圓形風扇。風扇可以使空氣經過墻體，接著流過蜂窩狀塑料片的氫氧化鉀會與空氣中的二氧化碳結合，形成碳酸鉀，一種白色的鹽。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
然后，“顆粒反應器”會把碳酸鉀鹽變成石灰石顆粒，并在高溫爐中加熱，將二氧化碳釋放到建筑物后面的一排排儲存罐中。
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到目前為止，這家DAC中心的開發一直處于保密狀態。為獲取更多信息，我參加了得克薩斯州金斯維爾市以西40千米處的國王牧場歷史中心的小巴之旅，導游花了一個半小時的時間講述這里著名的賽馬和矮胖的橙色牛群。但當我問到DAC中心時，她把我的問題轉給了管理部門，而管理部門從來沒有回復過我的多次電話和電子郵件。國王牧場博物館的檔案管理員說，未經允許，她不能談論此事。當地商會會長也透露說，他已經簽署了保密協議。為這個中心游說的縣法官曾兩次同意接受我的采訪，但都被取消了。一位在牧場入口附近清理灌木叢的工人說：“我不知道我們是否被允許談論這件事。”
西方石油公司的霍盧布究竟是惡人還是先驅，取決于你問的人是誰。她出生于美國亞拉巴馬州，從石油鉆井平臺工程師做起，一路晉升，于2016年成為美國大型石油公司首位女性首席執行官。在美國提高45Q稅收抵免兩年后，她開始籌備斯特拉托斯的建設。部分原因是西方石油公司已經成為得克薩斯州最大的EOR（強化石油采集）生產商。在提高原油采收率的過程中，壓縮的二氧化碳會置換出滯留在巖石孔隙中的原油，從而將產量提高25%。盡管大部分二氧化碳會被封存在礦床中，但隨著那些產出的石油出售，它們燃燒后會產生更多的碳排放。
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霍盧布意識到，通過DAC捕集二氧化碳，公司可以實現一舉三得：獲得稅收抵免，出售碳信用額，以及生產更多的石油?；舯R布曾成功游說國會，將DAC聯合EOR的碳信用額提升至130美元每噸。此后，她宣布西方石油公司將在2035年前開設130家DAC工廠。當美國能源部選定得克薩斯州南部的DAC中心時，西方石油公司以11億美元的價格收購了加拿大碳工程公司。目前，這家DAC公司已經與多家公司達成協議，包括為韓國一家煉油廠提供凈零排放的石油，并向微軟、空中客車和亞馬遜等公司出售與EOR無關的碳信用額。
雪佛龍和殼牌石油公司正在投資石油鉆探和DAC，并且獲得了一小筆資金以發展自己的DAC中心。美國能源部表示，這筆資金可以幫助擴大技術規模，造福更多人，同時還能讓公司減少化石燃料的開采。今年3月，珍妮弗·威爾科克斯在接受采訪時表示：“這給了他們轉型的機會。”當時，威爾科克斯還是美國能源部化石能源和碳管理辦公室的副主任，后來她離職了。她認為，“這些公司擁有足夠的資源和資產，能夠真正實現這一目標”。 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m
埃米莉·格魯貝特是美國圣母大學的環境社會學家，曾經在美國能源部DAC中心工作。格魯貝特表示，“提供財政激勵，讓石油公司停止開采石油”的方法是徒勞的。她和其他一些人都認為，碳移除行業應該國有化，由政府對碳排放征稅并為碳捕集支付費用，類似于為營造宜居城市環境而提供的垃圾收集服務，只不過對象是大氣。奧扎納等活動家呼吁將這些DAC中心部分歸社區所有。格魯貝特說，不受監管的營利性DAC“將會被化石燃料行業所掌控”。 內.容.來.自：中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com
本版圖文由《環球科學》雜志社供稿 禸嫆@唻洎：狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńｐāīｆāńɡ.ｃōｍ
《光明日報》（2024年11月28日 14版）
國家工信部備案/許可證編號
