På onsdag denna vecka, koncentrationen av koldioxid i atmosfären uppmättes till 415 miljondelar (ppm). Nivån är den högsta i mänsklighetens historia, och växer för varje år.

Mitt i allt fokus på att minska utsläppen, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) säger att det inte kommer att räcka för att undvika farliga nivåer av global uppvärmning. Världen måste aktivt ta bort historisk CO ₂ redan i atmosfären – en process som ofta beskrivs som "negativa utsläpp".

CO ₂ borttagning kan göras på två sätt. Den första är genom att förbättra kollagringen i naturliga ekosystem, som att plantera mer skog eller lagra mer kol i marken. Den andra är genom att använda DAC-teknik (direct air capture) som tar bort CO ₂ från den omgivande luften, sedan antingen lagrar den under jord eller förvandlar den till produkter.

Amerikansk forskning publicerad förra veckan antydde att den globala uppvärmningen skulle kunna bromsas med en nödplacering av en flotta av "CO ₂ scrubbers" som använder DAC-teknik. Men en krigstidsnivå av finansiering från myndigheter och företag skulle behövas. Så är direkt luftinfångning värt tiden och pengarna?

Vad handlar DAC om?

Direkt luftavskiljning hänvisar till alla mekaniska system som fångar upp CO ₂ från atmosfären. Anläggningar som arbetar idag använder ett flytande lösningsmedel eller fast sorbent för att separera CO ₂ från andra gaser.

Det schweiziska företaget Climeworks driver 15 direkta luftinfångningsmaskiner över hela Europa, bestående av världens första kommersiella DAC-system. Verksamheten drivs av förnybar geotermisk energi eller energi som produceras genom förbränning av avfall.

Maskinerna använder en fläkt för att dra in luft i en "samlare, " i vilket ett selektivt filter fångar upp CO ₂ . När filtret är fullt, kollektorn är stängd och CO ₂ är bevarad under jorden.

Det kanadensiska företaget Carbon Engineering använder gigantiska fläktar för att dra in luft i en tornliknande struktur. Luften passerar över en kaliumhydroxidlösning som kemiskt binder till CO ₂ molekyler, och tar bort dem från luften. Kompaniet ₂ koncentreras sedan, renas och komprimeras.

Fångade CO ₂ kan injiceras i marken för att utvinna olja, i vissa fall bidra till att motverka de utsläpp som uppstår genom att bränna oljan.

Förespråkarna för Climeworks och Carbon Engineering-tekniken säger att deras projekt är inställda på storskaliga investeringar och implementeringar under de kommande åren. Globalt, det potentiella marknadsvärdet för DAC-teknik kan nå 100 miljarder USD år 2030, på vissa uppskattningar.

Stora utmaningar framför oss

Direkt luftinfångning står inför många hinder och utmaningar innan det kan göra ett rejält hack i klimatförändringarna.

DAC-tekniken är för närvarande dyr, i förhållande till många alternativa sätt att fånga upp CO ₂ , men förväntas bli billigare i takt med att tekniken skalas upp. Den ekonomiska genomförbarheten kommer att underlättas av den senaste tidens framväxt av nya koldioxidmarknader där negativa utsläpp kan handlas.

DAC-maskiner bearbetar en enorm volym luft, och som sådana är mycket energikrävande. Faktiskt, forskning har föreslagit att direkta luftinfångningsmaskiner skulle kunna använda en fjärdedel av den globala energin år 2100. Men nya DAC-metoder som utvecklas kan minska teknikens energianvändning.

Även om utmaningarna för direkt luftfångst är stora, Tekniken använder mindre mark och vatten än andra negativa utsläppstekniker som att plantera skog eller lagra koldioxid ₂ i jordar eller hav.

DAC-tekniken får också allt mer stöd från storföretagen. Microsoft, till exempel, förra året inkluderade tekniken i sin koldioxidnegativa plan.

Möjligheter för Australien

Australien är unikt positionerat för att vara världsledande inom direkt luftfångst. Den har stora arealer som inte lämpar sig för odling av grödor. Den har gott om solljus, vilket innebär att det finns stor potential att vara värd för DAC-anläggningar som drivs av solenergi. Australien har också några av världens bästa platser där man kan "binda" eller lagra kol i underjordiska reservoarer.

Direkt luftinfångning är ett relativt nytt koncept i Australien. australiska företaget Southern Green Gas, såväl som CSIRO, utvecklar solcellsdrivna DAC-tekniker. SGG-projektet, som jag är involverad i, involverar modulära enheter potentiellt utplacerade i stort antal, inklusive nära platser där CO fångats ₂ kan användas vid oljeåtervinning eller permanent lagras.

Om DAC-tekniken kan övervinna sina hinder, fördelarna kommer att sträcka sig längre än att hantera klimatförändringar. Det skulle skapa en ny tillverkningssektor och potentiellt återanställa arbetare som fördrivits på grund av nedgången av fossila bränslen.

Blickar framåt

Det brådskar med att ta bort CO ₂ från atmosfären verkar vara en enorm utmaning. Men att inte agera kommer att medföra mycket större utmaningar:fler klimat- och väderextremer, oåterkalleliga skador på biologisk mångfald och ekosystem, arters utrotning och hot mot hälsan, mat, vatten och ekonomisk tillväxt.

DAC-tekniken möter utan tvekan hård motvind. Men med rätt politiska incitament och marknadsdrivkrafter, det kan vara en av en rad åtgärder som börjar vända klimatförändringarna.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.