气候变化面临着一个巨大的困境：我们从空调中获得了如此舒适的体验，以至于自1990年以来，全球用于空调的能源消耗已经增加了两倍。到本世纪中叶，这一数字还将以更快的速度增长——并且假设燃煤发电厂提供电力，这可能会导致足够的二氧化碳排放，使地球再升温致命的半摄氏度。
周二发表在《自然通讯》上的一篇论文提出了部分补救措施：供暖、通风和空调（或HVAC）系统会移动大量空气。它们可以在一小时内更换办公室大楼内五到十倍的空气量。从大气中捕获二氧化碳的机器——一种正在开发中的气候变化解决方案——也依赖于移动大量空气。那么，为什么不通过将碳捕获机器附加到空调上来节省能源呢？
这个来自德国卡尔斯鲁厄理工学院化学工程师罗兰·迪特迈尔领导的团队提出的未来主义方案更进一步。研究人员设想了一个由模块化组件组成的系统，由可再生能源驱动，不仅可以从空气中提取二氧化碳和水。它还将把它们转化为氢气，然后使用多步化学过程将氢气转化为液态碳氢燃料。结果是：“个性化、本地化和分布式的合成油井”在建筑物或社区中，作者写道。“设想的‘大众石油’模式，类似于太阳能电池板的‘大众电力’，”将使人们“能够控制和集体管理全球变暖和气候变化，而不是依赖于化石能源工业巨头。”
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迪特迈尔说，该研究小组已经开发出一个实验模型，可以完成该过程的几个关键步骤，并补充说，“未来两三年内的计划是拥有第一个实验展示，我可以向您展示一瓶从空调装置中捕获的二氧化碳中提取的碳氢燃料。”
迪特迈尔和多伦多大学化学工程师兼合著者杰弗里·奥津都无法预测建筑业主需要多久才能购买和安装此类装置。但奥津声称，许多必要的技术已经可以商业化获得。他说，碳捕获设备可以来自一家名为Climeworks的瑞士“直接空气捕获”公司，而将二氧化碳和水转化为氢气的电解槽可以从西门子、Hydrogenics或其他公司获得。他补充说：“您可以使用罗兰令人惊叹的微结构催化反应器，将氢气和二氧化碳转化为合成燃料。”这些反应器正在由德国公司Ineratec推向市场，该公司是从迪特迈尔的研究中衍生出来的。由于该系统将依赖于先进形式的太阳能，奥津认为结果是“光合作用建筑”。
作者计算得出，将该系统应用于欧洲最高的摩天大楼之一，法兰克福的展览中心大厦，每年将提取和转化足够的二氧化碳，从而产生至少2000公吨（660,000美国加仑）的燃料。他们说，整个法兰克福市的办公空间每年可以产生超过370,000吨（1.22亿加仑）。
哈佛大学应用物理学和公共政策教授大卫·基思说：“这是一个绝妙的概念——它让我的一天都变得美好。”他没有参与这篇新论文。他建议，由此产生的燃料的最佳用途将是“帮助解决我们最大的两个能源挑战”：提供一种碳中和燃料，以填补风能和太阳能等间歇性可再生能源留下的空白，并为“难以电气化的交通运输和工业部门”提供燃料，例如飞机、大型卡车以及钢铁或水泥制造。基思已经通过他创立的Carbon Engineering公司瞄准了其中一些市场，该公司专注于大规模液态燃料生产的直接空气碳捕获。但他表示，他对在分布式建筑物或社区基础上这样做“深感怀疑”。他说：“规模经济无法被忽视。我们有巨型风力涡轮机是有原因的，”而且我们没有后院一体化的纸浆造纸厂来处理我们的庭院垃圾也是有原因的。他认为，以“适当的规模”从空气中提取二氧化碳并将其转化为燃料“更快更便宜”。
其他没有参与这篇新论文的科学家指出了另外两个潜在问题。伍斯特理工学院化学工程师詹妮弗·威尔科克斯说：“罗兰提出的想法很有趣，但需要进行更多的审查，以确定该方法的真正潜力。”威尔科克斯说，虽然利用HVAC系统已经产生的空气流动似乎很有意义，但建造和运行必要的 fans 并不是直接空气捕获系统如此昂贵的原因。她说，“主要的资本成本是固体吸附材料”——即二氧化碳附着在其上的物质——主要的能源成本是随后从这些材料中回收二氧化碳所需的热量。此外，她认为，任何可用的太阳能或其他无碳能源都将更好地用于取代燃煤发电厂，以首先减少排放到空气中的二氧化碳量。
佐治亚理工学院化学工程师马修·J·雷尔夫说：“将捕获的碳转化为液态燃料的想法很有说服力。“我们在液态燃料基础设施方面进行了巨额投资，使用它具有巨大的价值。您不必建造全新的基础设施。但这在家庭层面实现这一概念有点异想天开”——部分原因是所涉及的气体（一氧化碳和氢气）有毒且易爆。雷尔夫说，将它们转化为液态燃料的过程是众所周知的，但它会产生一系列产品，这些产品现在通常在大型炼油厂中分离出来——需要大量的能量。“有可能可以在提议的规模上解决这个问题，”他补充道。“但我们目前还没有做到这一点，而且从经济角度来看，它可能不是最有效的方法。”然而，雷尔夫说，直接空气捕获二氧化碳有一个意想不到的好处，它可能有助于刺激市场对该技术的接受度：办公室大楼如此频繁地更换空气的一个原因仅仅是为了保护工人免受二氧化碳水平升高的影响。他的研究表明，从气流中捕获二氧化碳可能是一种降低能源成本的方法，通过减少换气频率。
迪特迈尔反驳了认为规模越大总是越好的观点。他指出，小型模块化工厂是化学工程某些领域的一种趋势，“因为它们更灵活，并且不涉及如此大的财务风险。”他还预计，随着各国政府正视实现气候解决方案的紧迫性，以及各司法管辖区日益征收碳税或强制执行严格的建筑物能源效率标准，成本将不再是障碍。
他说：“当然，这是一个有远见的视角，它依赖于这种分散式产品赋能于人民的想法，而不是将其留给工业界。工业参与者观察情况，但只要短期内没有利润，他们就不会采取任何行动。如果我们拥有安全且经济实惠的技术，即使可能不是最便宜的，我们也可以在个人中产生一些动力”，就像太阳能产业的早期阶段发生的那样。“然后我预计工业界也会采取行动。”