För att stoppa klimatförändringarna under detta århundrade, tung infrastruktur som omfattar världens stora ekonomier måste omformas-från och med nu-för att säkerställa ingen ökning av koldioxid i atmosfären. Enligt en UCI-ledd granskning som ska publiceras på fredagen i tidningen Vetenskap , som inkluderar långdistansfrakt, flygbolag, cement- och stålproduktion, och ett smidigt fungerande elnät.

"För bättre eller sämre, den långlivade infrastruktur som byggs idag kommer att forma framtiden, "sa huvudförfattaren Steve Davis, en UCI Earth systemvetare och advokat. "Vi gör goda framsteg när det gäller kostnader som solpaneler och elfordon, men vi måste börja ta itu med de svårare sektorerna också. Dessa omfattar produkter och tjänster som är viktiga för det moderna samhället, så vi måste ta reda på hur vi kan ge dem utan tillsats av koldioxid. "

Industriella källor är för närvarande ansvariga för 27 procent av alla koldioxidutsläpp, eller 9,2 gigaton per år. Det internationella forskarteamet varnar för att dessa siffror kan stiga kraftigt när fler delar av världen utvecklas och som batteridrivna bilar och sol- och vindkraft sänker utsläppen från dessa sektorer.

"Tagen tillsammans, dessa "tuffa" källor utgör en betydande andel av de globala utsläppen, "sa medförfattaren Ken Caldeira från Carnegie Institution for Science Department of Global Ecology." Att verkligen ta itu med dem kommer att kräva samordning och integration mellan branscher. "

Tidningen undersöker viktiga hinder, potentiell teknik, och prioriteringar inom forskning och utveckling. Arbetet har viktiga konsekvenser för såväl beslutsfattare som forskare. Möjliga lösningar inkluderar syntes av energitäta bränslen för luftfart och sjöfart, fånga och lagra utsläpp från betong- och stålproduktion, och omvandling av el till bränslen.

Författarna lyfter fram väte, påpekar att bränslen som tillverkas av det och CO2 sugs ut ur luften kan, till exempel, byt ut en lastbilstank med diesel som är bra för 1, 000 mil, som ett elbatteri av rimlig storlek inte kan göra. Men den initiala kostnaden per gallon kan vara så mycket som fem gånger högre.

"Vi är banbrytande inom så många av de viktiga områden som krävs för en framtid med 100 procent nollutsläpp, "sa medförfattaren Jack Brouwer, en maskin- och rymdingenjör från UCI som har utvecklat vätgasbränsleceller från avloppsavfall. "Utmaningen är att sänka kostnaderna."

Att öka användningen av ny teknik kan hjälpa, säger forskarna, liksom integrering av kraft och tillverkningsanläggningar. Till exempel, väte kan tillverkas med överskott av solenergi under dagen och sedan omvandlas till el efter att solen gått ner.

Insamling och lagring av CO2 kommer också att vara avgörande. Cement- och ståltillverkning förlitar sig på kalksten eller "koks" kol som innehåller stora lager av fossilt kol. När materialen värms upp under tillverkningen, att kolet för närvarande går uppåt. Men demonstrationsprojekt har visat att lagring av koldioxid under jorden är ett alternativ.

"Det finns ingen tid att vila på lagrarna. Vårt papper syftar till att fokusera ingenjörer, innovatörer och beslutsfattare om de utsläppskällor som kommer att vara svårast att eliminera. Vi har all teknik vi behöver, "Davis sa." Vi måste förnya och integrera inom olika sektorer, för att ta reda på sätt att göra kostnaderna mer överkomliga. "