由国家可再生能源实验室（NREL）牵头的一项全球研究工作评估了两种有前途的技术，以清除大气中的二氧化碳。虽然仍处于开发的早期阶段，但直接空气碳捕获和封存（DAC）鈥攖结合其他二氧化碳去除策略鈥攁再次被认为是到2050年实现温室气体净零排放经济和到2100年将全球变暖限制在1.5摄氏度以下的关键。
尽管DAC技术发挥着重要作用，但尚未在前瞻性、动态的系统环境中对其进行评估。这就是为什么来自NREL、荷兰、德国和瑞士以及宾夕法尼亚州和加利福尼亚州的科学家对两种有前途的DAC技术进行了动态生命周期评估，以从空气中分离二氧化碳并将其封存在地质封存点。这篇发表在《自然通信》杂志上的文章首次从长期规划角度评估了这些技术的环境权衡。
NREL战略能源分析中心的高级研究员、这篇新论文的通讯作者帕特里克·拉默斯说：“如果我们不大力推动从大气中进一步去除二氧化碳，我们就不会在本世纪中叶达到我们的碳中和目标，也不会在本世纪末达到我们的气候目标。”，“到2100年，直接空气捕捉技术在减缓气候变化方面的环境权衡。”他发起了这项工作，并在去年NREL实习期间指导了另一位重要贡献者，加州大学圣巴巴拉分校的博士生杨秋。
通过一个新的计算机模型对DAC技术进行了评估，该模型将其置于综合评估模型开发的气候变化缓解场景中。联合国政府间气候变化专门委员会报告的预测中突出使用了这些数据。在这种情况下，这些场景是由荷兰乌得勒支大学（Utrecht University）的研究人员创建的，拉默斯在那里获得了博士学位，并且与巴黎协议的气候目标一致。
研究人员在三种情况下评估了DAC的环境性能。最严格的要求是减缓气候变化的努力，这些努力符合拜登政府目前的目标，即到2035年实现国内电力部门的脱碳，到2050年实现经济脱碳，从而符合到2100年的巴黎协议。根据这些情况，DAC将于2050年左右开始在美国部署。
研究的两种DAC技术是：
在这两个系统中，二氧化碳将被进一步压缩并通过管道输送到储存地点，在那里它将被压缩并通过约1.8英里深的油井注入地质储层。试点工厂已经在测试这两种工艺，设施在加拿大（溶剂法）和冰岛（吸附剂法）运行。
该分析并不推荐特定技术，旨在指导政策讨论，并帮助确定支持脱碳和长期气候变化缓解目标的新兴技术研发的优先事项。该框架可以帮助确定哪些技术和系统因素倾向于推动结果，而不是选择赢家或输家。
鉴于DAC的能源强度，其环境权衡直接受到DAC工厂的能源输入的影响。然而，大规模部署DAC改变了能源系统负荷，并产生了反馈效应，在这种反馈效应中，整个经济体的脱碳现在平衡了抵消技术（DAC）和部门缓解努力。为了评估这种系统权衡，研究人员调查了这些技术对环境的影响，以及不断变化的电力行业带来的影响。
科学家们指出，发展援助委员会的部署有助于实现长期气候目标，但告诫说，不应放松脱碳目标。他们确定需要快速脱碳，以提高DAC去除二氧化碳的效率，并减轻气候变化的影响。事实上，科学家们强调，电力部门的同时脱碳和DAC技术的改进“对于避免环境问题转移是不可或缺的”清洁能源系统支持减少这些技术对人类的毒性或富营养化影响。然而，需要进一步提高零排放电力技术（如太阳能和风能）的技术和材料效率，以限制随着时间推移通过DAC吸收的每吨二氧化碳的生态毒性和金属消耗水平。
拉默斯说，这种生命周期评估框架提供了对某些选择的影响的更好理解。
拉默斯说：“它使你能够前瞻性地评估在一个复杂和相互关联的系统中具体行动和不行动的后果。”。“新技术的大规模部署可能会在系统内产生反馈效应，我们需要先发制人地评估这些影响，以避免未来可能出现的意外后果。我们的分析显示了不同直接空气捕捉技术的净二氧化碳去除效益，并强调了环境性能改善指标，如人体毒性不断变化的能源系统。"
拉默斯说，他观察到一些指标，如金属损耗和生态毒性随着时间的推移而增加。
“然而，这不是技术的错，”他说。“这是将我们的能源系统脱碳假设为一刀切的解决方案的错误。因此，如果你仔细观察，我们的工作确实强调了能源材料循环经济的重要性，以及它如何成为严重依赖清洁可再生能源的真正可持续的未来能源系统的先驱。”