伊利诺伊州中部的农田可能很少成为有争议的气候行动的前沿阵地——但它的时刻在去年春天到来，当时一家位于迪凯特的乙醇工厂成为同类工厂中率先启动雄心勃勃的全球变暖应对战略的公司之一。
它将生物燃料的生产与旨在捕获该设施二氧化碳排放的特殊技术相结合。
这是一个更大规模的地球工程战略的雏形，一些专家希望该战略可以通过从大气中去除二氧化碳来减少全球排放。 这被称为“负排放”。
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这个想法呼吁大规模种植树木和其他作物，以从空气中吸收二氧化碳。 然后可以收获这些树木用于生产能源或生物燃料，并使用碳捕获技术来封存其排放物。 整个过程将是碳负的。 理论上，这可以冷却气候。 但它必须大规模进行。
这仍然几乎完全是一个假设的概念。 但它已迅速崛起为实现《巴黎协定》下确立的世界气候目标的一项战略。 它被称为“生物能源与碳捕获和储存”，或 BECCS。
请考虑这一点。《政府间气候变化专门委员会》在其第五次评估报告中提出了 100 多个模型情景，该报告称这些情景极有可能将全球气温控制在前工业化水平的 2 摄氏度以内。 几乎所有这些情景都假设负排放技术将是可行的并且得到广泛使用，特别是 BECCS。
但存在一个主要问题：越来越多的研究表明，该过程在实现全球气候目标方面所需的规模上是不可行的——至少，不会造成大规模的环境或社会破坏。 如果是这样，一些专家担心，这些模型可能会误导政策制定者，让他们相信，如果未来的全球排放量下降不够快，就会有一个明确的“出路”。
随着涉及“负排放”的模型情景与更新的研究之间紧张关系的加剧，这已成为国际科学机构日益关注的问题。 就在本月，欧洲科学院科学咨询委员会发布了一份报告，警告不要对二氧化碳去除或 CDR 抱有不切实际的假设。
报告指出：“目前关于 CDR 未来对 CDR 贡献的情景和预测，这些情景和预测允许实现巴黎目标……根据目前的知识，似乎相当乐观，不应被视为实现《巴黎协定》目标的现实途径。”
一月份发表在《自然气候变化》杂志上的一项研究是最新提出质疑的研究之一。 它表明，大规模部署 BECCS（需要大规模、受管理的人工林）可能需要不可持续地使用土地、水和其他资源。
该论文的主要作者、德国波茨坦气候影响研究所的 Vera Heck 说：“我们的主要信息是，真正依赖通过陆地系统的 BECCS 对整个地球系统来说是非常高风险的。”
该研究依赖于“行星边界”的概念，该概念最初由科学家在 2009 年提出。 它描述了九个环境阈值，从淡水使用和土地变化到海洋酸化。 该框架表明，将任何这些边界推得太远都可能对地球系统造成不可逆转的后果。 气候变化本身被列为行星边界之一。
以避免危险的气候变化所需的规模种植大片树木可能有助于保护一个行星边界，但它可能会在此过程中威胁到其他边界。 如果缩小规模以保护其他行星边界，则其对全球气候的影响将变得微不足道。
“真正的担忧”
最近的其他研究也得出了类似的结论。 去年在《地球的未来》杂志上发表的一篇论文考察了在各种排放情景下，该技术将温度保持在 2 摄氏度阈值内的潜力。 该研究称，如果排放量保持在一切照旧的轨道上，BECCS 人工林的庞大规模将“几乎摧毁所有自然生态系统”。
在更温和的情景下，仍然可能需要潜在的限制性土地或水量。 研究发现，BECCS 最多可以为积极的气候减缓提供支持，但在非常大的规模上可能不可行。
除了环境问题外，其他研究人员还对碳捕获和储存或 CCS 技术提出了质疑。 它需要伴随 BECCS 生物能源设施。 CCS 已在全球数十个设施中以小规模使用，包括迪凯特生物燃料工厂。 但尚未在大规模上得到证实。
加州大学伯克利分校能源教授、前国务院气候科学特使丹尼尔·卡门在给 E&E 新闻的电子邮件中说：“真正令人担忧的是，BECCS 太过土地密集，并且需要 CCS 才能真正大规模地发挥作用！” “两者都将非常艰难。”
还有其他因素需要考虑。 最近在《美国国家科学院院刊》上发表的研究指出，各国需要有资源将收获的生物质运输到加工设施，如果他们要将其用于能源。 一旦燃烧完毕，这些国家还必须能够获得适合储存捕获的地下二氧化碳的地点。
除了环境问题外，运输和储存限制可能会大大降低一个国家的 BECCS 潜力。 例如，在美国，研究表明，一旦考虑到这些因素，实际上只有大约三分之一的可用生物质资源可以用于 BECCS。
BECCS 并不是唯一一种正在流行的负排放策略。 科学家们还建议可以使用特殊的矿物、土地和森林管理计划以及机器来从空气中吸收二氧化碳。 但 BECCS 在模型中使用得最多。
这个概念大约在 20 年前开始在科学家中传播，在 2000 年代初期，研究团队开始将其纳入用于调查未来气候情景的模型中。 从那时起，它已成为大多数假设实现 1.5 摄氏度或 2 摄氏度气候目标的模型情景中的一个特征。
少数不假设大量负排放的情景说明了在没有负排放的情况下实现全球气候目标的难度越来越大。 人类作为一个物种可能可以额外排放不到 1 万亿吨的二氧化碳，并且仍然有很大机会实现 2 摄氏度的气候目标。 每年仍有约 400 亿吨二氧化碳排入大气，如果不立即在全球范围内减少排放，这个阈值将在 25 年内被突破。 其中一些情景表明，全球排放量应该已经达到峰值，这样才有希望实现 1.5 摄氏度或 2 摄氏度的目标。这种情况很可能并非如此（气候新闻专线，2017 年 11 月 13 日）。
政治难题
随着时间的推移，关于是否仍有可能在不首先超标，然后人为地将全球气温降回来的情况下实现 2 摄氏度目标（更不用说 1.5 摄氏度目标）的争论日益激烈。 但一些专家表示，对负排放技术日益增长的不确定性突显了在不进行地球工程的情况下减缓气温升高的重要性。
在 2016 年发表在《科学》杂志上的一篇评论中，研究人员格伦·彼得斯和凯文·安德森警告说，不要对负排放技术抱有不切实际的假设。
他们说：“如果我们依赖这些技术，而这些技术未能部署，或者未能以假设的水平从大气中去除二氧化碳，那么社会将被锁定在高温路径上。”
在 2017 年也发表在《科学》杂志上的一篇展望中，斯坦福大学研究人员克里斯托弗·菲尔德和凯瑟琳·马赫也呼吁采取类似的谨慎态度。
国际气候与环境研究中心的研究员彼得斯在接受 E&E 新闻采访时说：“我还没有看到任何文献，但我怀疑在未来一两年内……我们将开始看到更多使用较低水平生物能源与 CCS 的情景。”
随着专家们呼吁对未来技术的假设更加谨慎，建模者可能会探索更多负排放部署程度较低的情景。
IPCC 的报告旨在帮助政策制定者了解他们可以排放多少二氧化碳才能实现全球气候目标，从而了解他们现在需要以多快的速度减少排放。 模型情景说明了世界仍然可以实现这些目标的多种方式，负排放被纳入作为可能的帮助方式。 所需技术的规模取决于情景以及情景假设政策制定者现在在多大程度上减少温室气体排放。
因此，可以说气候情景只是假设性的，政策制定者可以自由地运用他们的判断力，来判断他们在规划减排工作时所探索的技术的状态。 但也存在这样一种风险，即政策制定者可能会关注这些情景，并假设最低水平的减排和最高水平的未来地球工程可能会成功。 因此，他们跳过了立即减碳的步骤。
彼得斯说：“它们不仅仅是一些表明我们如何达到 2 度目标的理论情景，而且实际上被用来指导政策。” “如果你在情景中没有负排放，那么这将提前实现减排。”
也就是说，彼得斯通常属于那些假设需要一定程度的负排放才能将升温控制在 2 摄氏度以内的研究人员阵营。 他说，问题在于需要多少。
虽然 BECCS 在气候模型中占主导地位，但还有许多其他潜在的负排放技术。 它们也大多是假设性的。 许多不同的二氧化碳去除策略有可能以相对较小的规模组合起来，并对全球产生重大影响。
这是研究人员愿意考虑的事情。 他们说，关键是在继续积极减少当前排放以应对最坏情况的同时，还要继续投资于地球工程研究，以防其中一些技术有可能在未来变得有用。
越来越多的研究表明，BECCS 本身可能不是某些情景中描绘的气候救星。 但它可能是未来采用的更大范围的不同策略中的一小部分。
彼得斯说：“我们应该研究所有类型的技术。” “它们都具有各自的特点、不同的优势和劣势。 因此，我们应该研究所有这些技术，而这在目前的情景中尚未完成。”
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