De meeste strategieën ter bestrijding van klimaatverandering concentreren zich op het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen door fossiele brandstoffen te vervangen door niet-koolstofbronnen. maar een taskforce die in juni 2016 werd aangesteld door de voormalige Amerikaanse minister van Energie Ernest Moniz, stelde in december 2016 een kader voor voor het evalueren van onderzoek en ontwikkeling op twee aanvullende strategieën:het recyclen van koolstofdioxide en het verwijderen van grote hoeveelheden koolstofdioxide uit de atmosfeer. Deze strategieën zijn ontwikkeld onder één enkel raamwerk met als doel een globale emissiereductie voor de aarde van ten minste één miljard ton koolstofdioxide per jaar.

Leden van de taskforce zeiden dat deze benaderingen een aanvulling zouden vormen op koolstofvrije benaderingen op basis van elektrificatie, inclusief wind- en zonne-energie, door het bevorderen van koolstofarme strategieën die vloeibare en gasvormige brandstoffen vasthouden voor distributief gebruik van energie in het vervoer, gebouwen, en industrie. Deze strategieën kunnen ook de algehele netto koolstofverwijdering uit de atmosfeer mogelijk maken, als de wereld in de toekomst de wereldwijde concentratie van kooldioxide wil verminderen. De taskforce nam alleen technologieën in overweging die het potentieel hebben om reducties te realiseren op de schaal van een miljard ton CO2 per jaar, wat overeenkomt met ongeveer 2,5 procent van de jaarlijkse wereldwijde uitstoot (vandaag ongeveer 40 miljard ton).

Arun Majumdar, een professor aan de Stanford University die voorzitter was van de Task Force van de Secretary of Energy Advisory Board, zei dat onderzoek op zo'n grote schaal mogelijk het gebruik van landbouwgewassen zou kunnen omvatten om meer koolstof in de bodem op te slaan, hergebruik van koolstofdioxide om kunststoffen en brandstoffen te vormen, en het opslaan van koolstofdioxide in enorme ondergrondse reservoirs terwijl er enkele brandstoffen worden geproduceerd.

"We zijn verheugd dat we de eerste stappen hebben kunnen zetten naar een coherente strategie van onderzoeksmogelijkheden, "Zei Majumdar. "Het scala aan opties die rijp zijn voor onderzoek is echt indrukwekkend."

De taskforce, bestaande uit deelnemers van acht universiteiten, gericht op hele systemen. In een voorbeeld, planten worden aangepast om hun efficiëntie bij het opnemen van koolstofdioxide uit de atmosfeer tijdens fotosynthese te vergroten en om diepere wortels te ontwikkelen om de koolstof in de bodem op te slaan.

Tegen het einde van het proces, de atmosfeer is ontdaan van kooldioxide, en koolstof is overgebracht van de atmosfeer naar de bodem.

Sally Benson, een Stanford-professor en een taskforce-lid, zei dat er nog veel onderzoek nodig is naar dit proces en andere die in het rapport zijn opgenomen. "Elk van de strategieën die we hebben beoordeeld, heeft zijn eigen onderzoeksgrens, " ze zei.

Omdat deze strategieën afhankelijk zijn van oplossingen op industrieniveau, zoals het verwijderen van koolstofdioxide bij de schoorsteen of het veranderen van landbouwmethoden om koolstof in de bodem vast te houden, ze vereisen de ontwikkeling van nieuwe technologie en nieuwe industriële processen.

"De behoefte is dringend, en we moeten meerdere strategieën ontwikkelen en gebruiken om klimaatverandering tegen te gaan, ", zei teamlid Emily A. Carter, decaan van de School of Engineering and Applied Science en stichtend directeur van het Andlinger Centre for Energy and the Environment aan de Princeton University. "Maar het nastreven van deze onderzoeksrichtingen zal niet alleen de klimaatverandering ten goede komen. Zoals we al meer dan een eeuw zien, investering in wetenschappelijk en technisch onderzoek loont in nieuwe technologieën, nieuwe industrieën, banen, en maatschappelijke voordelen die veel verder gaan dan de initiële kosten en op manieren die we niet kunnen voorspellen."

De aanbevelingen van de taskforce werden op 13 december in een rapport aan minister van Energie Ernest J. Moniz geleverd. 2016. John Deutsch, emeritus hoogleraar en voormalig provoost aan het Massachusetts Institute of Technology en voorzitter van de Secretary of Energy Advisory Board, zei in een brief aan Moniz dat het rapport "een wetenschappelijk interessante agenda voor decarbonisatie heeft geschilderd die van groot belang zou moeten zijn voor de wetenschappelijke gemeenschap."

De taskforce - bestaande uit experts van Duke, Harvard, Georgië Tech, MIT, Princeton, Stanford, Universiteit van Illinois en Washington University, evenals een voormalige functionaris van ExxonMobil - waarschuwde dat de ontwikkeling van systemen om de CO2-uitstoot op een dergelijke schaal te verminderen moeilijk en complex zou zijn. De leden zeiden ook dat sommige technieken onverwachte resultaten kunnen hebben en drongen er bij de regering op aan te investeren in onderzoek om de effecten van de technologieën te evalueren. zowel bedoeld als onbedoeld, buiten hun vermogen om atmosferische CO2 te verminderen.

Om maatregelen te nemen om de CO2-uitstoot in de atmosfeer te verminderen, zou een brede samenwerking tussen academische onderzoekers nodig zijn, regeringsleiders en beleidsmakers, en industrie, concludeerde het rapport. Een bijlage bij het rapport analyseert de stroom van technologie van laboratoria naar de samenleving en ontdekte dat al deze groepen een cruciale rol spelen bij de ontwikkeling van nieuwe technologie.

De taskforce deed vijf aanbevelingen over onderzoek en ontwikkeling:

• Verbeteren en uitbreiden van systeemmodellering. Leden vonden dat vanwege de complexiteit van grootschalige CO2-reductie, verbeterde modellen op basis van een systeembenadering zijn nodig om de effecten op de atmosfeer te evalueren, ecologische systemen, en de economie.
• Benut de natuurlijke biologische cyclus waarin planten atmosferische CO2 opnemen en opslaan. Er moet worden geëvalueerd hoe gewassen kunnen worden geoptimaliseerd om grotere hoeveelheden koolstofdioxide op te nemen en meer koolstof voor langere tijd in de bodem op te slaan, zonder een grote toename van de benodigde hulpbronnen zoals water en kunstmest; hoe landbouwtechnieken te bevorderen die de tijd dat koolstof in de bodem blijft, verlengen; en hoe verschillende biologische hulpbronnen te gebruiken, zoals gigantische kelp, als voorraad voor biobrandstoffen.
• Onderzoek synthetische omzetting van CO2 in bruikbare brandstoffen en producten. Kooldioxide kan worden omgezet in waardevolle chemicaliën en brandstoffen, maar daarvoor is energie nodig. Een cruciaal onderdeel van dit systeem zou goedkope koolstofvrije energie zijn om deze conversie te stimuleren. De taskforce adviseerde de wetenschappelijke gemeenschap om onderzoek te doen naar betere materialen en systemen die reacties mogelijk maken die de omzetting van CO2 goedkoper en efficiënter zouden maken.
• Evalueer de opslag van CO2 in geologische formaties. Eerdere werkzaamheden aan verbeterde oliewinning (EOR) waren gericht op het minimaliseren van de opslag van CO2 om koolwaterstoffen te extraheren. De taskforce adviseerde om geavanceerde EOR te ontwikkelen, waarbij de opslag van CO2 en de winning van koolwaterstoffen zodanig zou worden geoptimaliseerd dat aanzienlijk meer koolstof zou worden opgeslagen dan in fossiele brandstoffen wordt gewonnen.
• Bestudeer verbeterde methoden om koolstofdioxide te scheiden en af ​​te vangen uit een mengsel van gassen, een proces dat momenteel te duur en energie-intensief is. Zowel de ontdekking van verbeterde stoffen om koolstofdioxide te absorberen als de ontwikkeling van processen die koolstofdioxide op grote schaal kunnen scheiden en opslaan, zijn nodig. Verbeterde sorptiemiddelen zouden de kosten van "directe luchtopvang, " waarbij kooldioxide direct uit de lucht wordt geabsorbeerd en geconcentreerd voor gebruik of opslag.

"Ons rapport zou mensen moeten helpen de enorme inspanning te waarderen die nodig zal zijn om ons energiesysteem te herconfigureren om het duurzaam te maken in het licht van klimaatverandering, geopolitieke stabiliteit, en verantwoord landgebruik, " zei Robert Socolow, emeritus hoogleraar werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek en mededirecteur van het Carbon Mitigation Initiative van het Princeton Environmental Institute. "Ons rapport biedt een nuttige structuur om de plussen en minnen van verschillende minder bekende benaderingen aan te pakken."