Koldioxidutsläppen från mänsklig verksamhet måste närma sig noll inom flera decennier för att undvika att riskera allvarliga skador från effekterna av klimatförändringarna. Detta kommer att kräva kreativitet och innovation, eftersom vissa typer av industriella källor till atmosfäriskt kol saknar överkomliga utsläppsfria substitut, enligt en ny tidning i Vetenskap från ett team av experter ledda av University of California Irvines Steven Davis och Carnegies Ken Caldeira.

Förutom uppvärmning, kyl, belysning, och driva enskilda fordon – ämnen som ofta är i fokus för utsläppsdiskussionen – det finns andra viktiga bidragsgivare till atmosfäriskt kol som är mycket mer utmanande att ta itu med. Dessa tuffa nötter att knäcka inkluderar flygresor; långväga frakt med lastbil, tåg, eller fartyg; och tillverkning av stål och cement.

"Vi ville titta närmare på barriärerna och möjligheterna relaterade till de tjänster som är svårast att dekarbonaisera, " sa huvudförfattaren Davis.

Barriärerna de analyserade var:

• Den förväntade ökningen av efterfrågan på flygresor och fraktsjöfart, sektorer som redan står för cirka 6 procent av de globala utsläppen.
• Tillverkning av cement och stål, som släpper ut 1,3 och 1,7 miljarder ton koldioxidutsläpp till atmosfären årligen och förväntas också växa i takt med att efterfrågan på infrastruktur ökar, särskilt i utvecklingsländerna.
• Nödvändigheten av att generera och överföra el med nästan 100 procent tillförlitlighet, trots variationen i förnybara energikällor som vind och sol.

"Tillsammans står dessa "tuffa" källor för en betydande del av de globala utsläppen, " sa Caldeira. "För att effektivt ta itu med dem, vi kommer att behöva utveckla nya processer och system. Detta kommer att kräva både utveckling av ny teknik och samordning och integration mellan branscher."

Möjligheter som teamet analyserade inkluderar, men är inte begränsade till, syntes av energitäta väte- eller ammoniakbaserade bränslen för flyg och sjöfart, ny ugnsteknik vid tillverkning av betong och stål, och verktyg för att fånga upp och lagra kolväteutsläpp på ett säkert sätt.

Men kostnaderna för att implementera och skala upp dessa tekniker för att se över transporten, konstruktion, och energilagringsindustrier kommer att presentera hinder, de varnar. Plus, det kommer att bli nödvändigt att övervinna trögheten i befintliga system och policyer för att skapa något nytt och bättre.

"Vi har ingen kristallkula för att förutse vilken teknik som kommer att finnas om ett sekel från nu, " Caldeira fortsatte. "Men vi vet att folk kommer att vilja ha byggnader, transport, och andra energitjänster och vi kan försöka designa vårt energisystem så att det kan dra nytta av nya uppfinningar när de kommer."