在加拿大新斯科舍省的一片寧靜森林中，一家公司正建造一台機器，旨在透過將地球的河流和海洋轉變成吸收二氧化碳的巨大海綿，來幫助減緩全球暖化。
今年稍晚啟動時，這台機器將在一個高大的綠色筒倉內研磨石灰石，並將粉末釋放到附近的皮克圖西河中，形成的粉狀水團應能在幾分鐘內溶解。
科學家表示，這種效果可能十分強大。河流內含有不斷逃逸到空氣中的二氧化碳，這些氣體會捕捉熱量並使地球變暖。但添加石灰石可將部分二氧化碳轉化為穩定的分子，留在水中，並流入大海，在海洋中應該能被困住數千年。
“這項技術的美妙之處在於它的簡單性，”淡水生態學家兼 CarbonRun 創始人之一的 Eddie Halfyard 說。CarbonRun 是一家正在建造這台價值 40 萬美元石灰石機器的初創公司，並計劃建造更多類似設備。“我們讓水來完成大部分工作。”
面對氣候變遷的挑戰
隨著氣候變遷的危險日益增加，溫室氣體排放急劇上升，科學家和企業家越來越多地探索如何有意地干預氣候系統來讓地球降溫。科學家普遍認為，各國必須大幅削減燃燒化石燃料產生的污染，這些污染正在推動全球溫度上升。但許多人也相信，為了保持可居住的星球，必須從大氣中移除一些多餘的碳。
“基於海洋的碳移除潛力巨大，而且一直未得到充分探索，”Nan Ransohoff 說。她是 Frontier 的負責人，這是一個由像 Stripe 和 Alphabet 這樣的科技巨頭支持的 10 億美元基金，重點投資於從大氣中去除溫室氣體的策略。
增強鹼性：一個新的氣候解決方案
自工業時代以來，海洋自然吸收了人類向大氣中排放的大約三分之一的 1.7 兆噸二氧化碳，這主要是燃燒煤炭、天然氣和石油所致。科學家們相信，加速這一過程可以使更多的碳被困在這些深水中。
提議包括創造浮動的浮游植物或海帶森林，這些植物可以從空氣中吸收二氧化碳，或從海洋中吸走碳並將其埋藏在陸地上。其中一個迅速進入主流的想法被稱為鹼性增強，這涉及向河流和海洋添加石灰石、氧化鎂或其他鹼性物質，以改變其化學性質，使其吸收更多的二氧化碳。
這項技術也具有商業潛力，許多初創公司正在吸引投資，並在如新斯科舍省和冰島等地進行實地試驗。他們的目標是將成本降至足以使公司或政府支付費用，藉由將碳封存於海洋中來抵消排放。
本週一，Frontier 宣布將支付 CarbonRun 2,500 萬美元，讓他們向多條河流中添加石灰石，並從大氣中移除首批 55,442 噸二氧化碳，相當於 13,000 輛汽車一年的排放量。科學家估計，類似的方法應用於海洋可以每年移除數十億噸二氧化碳：雖然不足以單獨讓地球降溫，但如果社會也停止污染，這將是一個顯著的貢獻。
然而，巨大的挑戰即將到來
CarbonRun 已經證明它能在河流中捕捉碳，但要證明相同的技術能在混亂和複雜的公海中有效運作，則困難得多。而且要大規模實施，將需要開採數十億噸的岩石並將它們運輸到全球各地。
“它必須從一個大多數人從未聽說過的事情，迅速變成世界上最大的行業，”夏威夷大學馬諾阿分校的海洋科學家 David Ho 說。
操控海洋化學也帶來未知的風險。一些環保團體擔心，即使是早期的這些技術實驗也可能威脅到魚類和其他水生生物。
但隨著一些公司渴望從海洋工程中獲利，科學家表示，必須進行實驗，以便全面了解該技術的好處和風險。
“所有這些方法都有其問題，都有其後果，”麻薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的高級科學家 Ken Buesseler 談到透過海洋工程來減緩全球變暖的各種想法時說。“但我認為我們也必須將這些與不作為的後果進行權衡，”他說，“對我來說，那些後果是災難性的。”
調整海洋環境來冷卻地球自四十年前首次提出以來一直具有爭議。
早期的一個提議是將鐵撒入海中，促進浮游植物的巨大草原生長，這些浮游植物會吸入碳，並在它們死亡時將碳帶入海底。這個提議引發了強烈的反對，特別是在企業家開始在太平洋進行未經授權的鐵試驗之後。
如今，CarbonRun 的創始人正試圖避免類似的反對聲浪，試圖證明向河流中添加石灰石不僅可以從空氣中去除碳，還可以安全地改善當地生態系統。
這項技術之所以有幫助，是因為這家初創公司採用了一種早在很久以前為解決另一個環境問題而發明的技術：酸雨。在 1970 年代和 80 年代，工業污染使降雨變得更具酸性，毒害了全球的湖泊和溪流。一些受影響最嚴重的國家，包括挪威、瑞典和加拿大，開始向水道中添加石灰石，以恢復 pH 平衡並幫助魚類種群恢復生機。這項技術效果顯著。
幾年前，新斯科舍省的兩位科學家 Shannon Sterling 和 Eddie Halfyard 意識到，添加石灰石還可以幫助河流儲存更多碳。他們聯合來自多倫多的企業家 Luke Connell，成立了 CarbonRun。
“這有點像 Ozempic，”Connell 先生開玩笑說，提到那款最初是糖尿病藥物，後來被證明具有顯著減肥效果的藥物。“這是一種恢復河流的方法，剛好也能幫助解決我們的氣候問題。”
這一洞察出現在一些大公司願意支付費用來移除碳以抵消其排放量的時刻。
挑戰仍然存在
對 CarbonRun 來說，證明向河流中添加石灰石能將部分二氧化碳轉化為穩定的碳酸氫鹽的過程相對簡單。技術人員會在石灰石機器上下游抽取河水樣本，直接測量變化，同時考慮一些其他的小影響因素。
較難的部分在於以低成本開採並運輸石灰石：CarbonRun 需要大約兩噸石頭來移除一噸碳。如果公司能解決這個問題，從緬因州到印尼的數百條酸化河流靠近石灰石礦床，這可能每年捕捉數億噸二氧化碳。
目前，CarbonRun 正在與新斯科舍省的社區和原住民舉行廣泛的公開會議，理解到公眾的反對可能是他們最大的障礙之一。事實上，河流石灰處理已經幫助恢復了該省遭受重創的漁業，這是一個賣點。
79 歲的 Donald Rutledge 住在 Sheet Harbour，他曾目睹鮭魚消失，這些鮭魚在 1980 年代曾如此豐富，以至於它們會躍出水面。他最初對於向河流中添加石灰石是否有幫助持懷疑態度，但當他看到銀白色的魚群回來時，他情不自禁地激動起來。
“我可以帶著我的孫子去釣魚。這對我意義重大，”Rutledge 先生說。“我希望能看到他們建造更多的石灰石機器。”
更大的目標與挑戰
一些公司正在瞄準一個更大的目標：向海洋添加鹼性物質，這可能封存比全球所有河流加起來更多的碳。
但海洋範圍更大，更加動盪且更難處理。
撒入少量鹼性物質，它會迅速擴散到大範圍內，或者更糟的是，無效地被拖入深處。任何由此引起的空氣和海洋間二氧化碳不斷交換的變化都難以探測。
“目前，海洋鹼性增強的最大障礙是證明它有效，”羅德島大學的海洋學家 Jaime Palter 說。
更多實驗與挑戰
在一個寒冷的八月早晨，Dariia Atamanchuk 和其他四名研究人員登上一艘 46 英尺的船，船上載有一堆感測器、設備和一個被稱為 Blue Boat 的小型海洋無人機。
他們前往哈利法克斯港，這裡一家名為 Planetary Technologies 的碳移除初創公司正在將氧化鎂釋放到水中，以增加表層的鹼性。Atamanchuk 博士是達爾豪斯大學一個獨立資助的科學團隊的一員，他們正試圖驗證 Planetary 是否能安全地實現其目標：從空氣中移除二氧化碳。
這是一項艱苦的工作。研究小組在整個港口停留採樣，測量鹽度、溫度和溶解的二氧化碳等變量。他們派無人機前往發電廠排放管周圍的泡沫水團，這裡是 Planetary 添加鹼性的地點。他們計劃每月多次進行這樣的測量，以便為達爾豪斯大學海洋學家 Katja Fennel 監督的一個複雜的電腦模型提供數據，該模型試圖計算有多少額外的碳被轉移到海洋中。
目前尚不清楚結果會如何。“作為一名科學家，我總是保持懷疑態度，”Atamanchuk 博士說。“但根據我們目前所看到的一切，我感到樂觀。”
即使達爾豪斯大學的研究人員證明這項技術在受保護的港口中有效，其他人還需要在其他地方進行測試，在有不同循環模式的地方，以對其效力有信心。這包括開放的海洋。
公開實驗中的挑戰
去年，Adam Subhas 啟程前往大西洋時，首先做的是把水染成銹紅色 ，就像假電影裡的血一樣。
Subhas 博士和他的團隊來自伍茲霍爾海洋研究所，他們將一個巨大的螺旋狀染料倒入瑪莎葡萄園外的水域。他們用儀器追蹤這道水團兩天，觀察它的漂浮和擴散。
現在他們想再做一次，這次添加 6,600 加侖的鹼性溶液。之後，他們想嘗試 66,000 加侖。他們希望看到他們能多好地監測公海上的鹼性增強，了解其好處和潛在的副作用。
“這絕對是新的，也有風險，”Subhas 博士說。“我還沒拿到終身教職，所以對我的職業來說這也是一種風險。”
他們的經驗也顯示了讓政府和社區相信改變海洋化學是個好主意有多麼困難。
目前，美國或其他地方沒有一套全面的規則來管理基於海洋的碳移除。項目是否受到法律、協議和法規的約束——如果有的話——在不同地點的要求也有所不同。
例如，Planetary 獲准在哈利法克斯港運營，因為它通過發電廠的排放口添加氧化鎂；它需要遵守加拿大的清潔水法，並避免使水的 pH 值超過某個水準。國際規則對開放海洋的規範更為複雜。
這種規範的拼湊現狀現在可能不會是個大問題，埃克塞特大學和 Greenpeace 研究實驗室的海洋生物學家 David Santillo 說。但隨著地球工程的增長，這可能會引發國家間的爭端。“始終很難證明某些行為在一個地區進行，而其不良影響卻在另一個地方被檢測到，”Santillo 博士說。
對於伍茲霍爾的實驗，Subhas 博士和他的團隊需要美國環保署的許可。該機構在五月給予了初步批准，但當它徵求公眾意見時，這個項目得到了科學家的讚揚，而其他人幾乎全都表示反對。
“你們的傲慢令人震驚，”一位評論者寫道。“別動海洋。”
許多反對者關注於科學家們將傾倒的鹼性化學物質：氫氧化鈉，也被稱為苛性鈉。在高濃度下具有腐蝕性，但常見於肥皂和清潔劑中。郵輪使用它來去除引擎廢氣中的污染物。“它本質上是純鹼性物質，”Subhas 博士說，這意味著它的效果應該能清楚地顯示鹼性增強是否有效。
Subhas 博士想將氫氧化鈉與淡水混合，然後由海洋進一步稀釋。他說這將限制生態後果，儘管並非所有專家都同意。
“如果這件事意外發生，你不小心將 50% 的氫氧化鈉溶液倒入海水中，這將被視為一次化學溢漏，”James Kerry 說，他是野生動物保護團體 OceanCare 的海洋生物學家。
某些類型的海洋地球工程，如果大規模實施，肯定也會影響深海生物，Scripps 海洋學研究所的海洋生態學家 Lisa Levin 說。“我們欠未來幾代人至少保留地球上有一個地方我們還沒有搞亂，”她說。
到了八月，環保署仍未給予最終批准，科學家們計劃使用的研究船也變得無法使用。他們將實驗推遲到明年夏天，Subhas 博士稱這是“令人沮喪的”延誤。他和他的同事們已經與漁民和其他社區團體會面，試圖緩解他們的擔憂。
在他看來，科學家們正在嚴謹地研究這些氣候解決方案，這需要時間。但營利性公司希望迅速行動。他們可能不會那麼謹慎地確保科學正確性。
“這讓我夜不能寐，”Subhas 博士說。
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