När politiker talar om att nå "netto noll"-utsläpp, räknar de ofta med träd eller teknik som kan dra ut koldioxid ur luften. Vad de inte nämner är hur mycket dessa förslag eller geoteknik skulle kosta för att världen ska kunna fortsätta att bränna fossila bränslen.

Det finns många förslag för att ta bort koldioxid, men de flesta gör skillnad bara i kanterna, och koldioxidkoncentrationerna i atmosfären har fortsatt att öka obevekligt, även genom pandemin.

Jag har arbetat med klimatförändringar i över fyra decennier. Låt oss ta en minut för att ta tag i en del av retoriken kring klimatförändringar och rensa luften så att säga.

Vad är det som orsakar klimatförändringarna?

Som det har varit väl etablerat nu i flera decennier håller det globala klimatet på att förändras, och den förändringen orsakas av mänskliga aktiviteter.

När fossila bränslen förbränns för energi eller används i transporter frigör de koldioxid – en växthusgas som är den främsta orsaken till global uppvärmning. Koldioxid stannar i atmosfären i århundraden. När mer koldioxid tillsätts, fungerar dess ökande koncentration som en filt och fångar energi nära jordens yta som annars skulle fly ut i rymden.

När mängden energi som kommer från solen överstiger mängden energi som strålar tillbaka ut i rymden, värms klimatet upp. En del av den energin ökar temperaturerna, och en del ökar avdunstning och ger bränsle till stormar och regn.

På grund av dessa förändringar i atmosfärens sammansättning har planeten värmts upp med uppskattningsvis 1,1 grader Celsius (2 F) sedan omkring 1880 och är på god väg till 1,5 C (2,7 F), vilket framhölls som ett mål som inte får korsas om möjligt genom Parisavtalet. Med den globala uppvärmningen och gradvisa temperaturökningar har höjts i alla slags väder- och klimatextremer, från översvämningar till torka och värmeböljor, som orsakar enorma skador, störningar och förluster av människoliv.

Studier visar att de globala koldioxidutsläppen kommer att behöva nå nettonoll koldioxidutsläpp i mitten av seklet för att ha en chans att begränsa uppvärmningen till ens 2 C (3,6 F).

För närvarande är den huvudsakliga källan till koldioxid Kina. Men ackumulerade utsläpp har störst betydelse, och USA leder, tätt följt av Europa, Kina och andra.

Vad fungerar för att bromsa klimatförändringarna?

Det moderna samhället behöver energi, men det behöver inte komma från fossila bränslen.

Studier visar att det mest effektiva sättet att ta itu med klimatförändringsproblemet är att minska koldioxidutsläppen från världens länders ekonomier. Detta innebär en kraftigt ökad användning av förnybar energi – sol- och vindkraft kostar mindre än nya fossilbränsleanläggningar i stora delar av världen idag – och användningen av elfordon.

Tyvärr har denna övergång till förnybar energi gått långsamt, till stor del beroende på den enorma och dyra infrastrukturen relaterad till fossila bränslen, tillsammans med den enorma mängd dollar som kan köpa inflytande hos politiker.

Vad fungerar inte?

Istället för att drastiskt minska utsläppen har företag och politiker greppat alternativ. Dessa inkluderar geoengineering; avskiljning och lagring av kol, inklusive "direkt luftavskiljning"; och plantera träd.

Här är problemet:

Geoengineering betyder ofta "solar radiation management", som syftar till att efterlikna en vulkan och lägga till partiklar till stratosfären för att reflektera inkommande solstrålning tillbaka till rymden och producera en kylning. Det kanske delvis fungerar, men det kan ha angående biverkningar.

Problemet med den globala uppvärmningen är inte solsken, utan snarare att infraröd strålning som sänds ut från jorden fångas av växthusgaser. Mellan den inkommande solstrålningen och den utgående strålningen finns hela väder- och klimatsystemet och det hydrologiska kretsloppet. Plötsliga förändringar i dessa partiklar eller dålig distribution kan få dramatiska effekter.

Det sista stora vulkanutbrottet, vid berget Pinatubo 1991, skickade tillräckligt med svaveldioxid och partiklar in i stratosfären att det producerade blygsam kylning, men det orsakade också en förlust av nederbörd över land. Det kylde landet mer än havet så att monsunregnen flyttade till havs, och på längre sikt saktade det ner vattnets kretslopp.

Kolavskiljning och lagring har undersökts och prövats i över ett decennium men har betydande kostnader. Endast ett dussintal industrianläggningar i USA fångar för närvarande upp sina koldioxidutsläpp, och det mesta används för att förbättra borrningen efter olja.

Direkt luftinfångning – teknik som kan dra ut koldioxid ur luften – utvecklas på flera ställen. Det använder dock mycket energi, och även om det potentiellt skulle kunna hanteras genom att använda förnybar energi, är det fortfarande energiintensivt.

Att plantera träd anammas ofta som en lösning för att kompensera företagens utsläpp av växthusgaser. Träd och växtlighet tar upp koldioxid genom fotosyntesen och producerar trä och annat växtmaterial. Det är relativt billigt.

Men träd är inte permanenta. Löv, kvistar och döda träd förmultnar. Skogar brinner. Nyligen genomförda studier visar att riskerna för träd från stress, skogsbränder, torka och insekter när temperaturen stiger också kommer att vara större än väntat.

Hur mycket kostar allt detta?

Forskare har mätt koldioxid i Mauna Loa, Hawaii, sedan 1958 och på andra håll. Den genomsnittliga årliga ökningen av koldioxidkoncentrationen har accelererat, från cirka 1 del per miljon volym per år på 1960-talet till 1,5 på 1990-talet, till 2,5 under de senaste åren sedan 2010.

Denna obevekliga ökning, genom pandemin och trots ansträngningar i många länder för att minska utsläppen, visar hur enormt problemet är.

Vanligtvis diskuteras kolavlägsnande i termer av massa, mätt i megaton - miljontals metriska ton - koldioxid per år, inte i delar per miljon volym. Atmosfärens massa är cirka 5,5x10¹⁵ ton, men eftersom koldioxid (molekylvikt 42) är tyngre än luft (molekylvikt cirka 29), är 1 del per miljon volym koldioxid cirka 7,8 miljarder ton.

Enligt World Resources Institute varierar kostnadsintervallet för direkt luftinfångning mellan 250 och 600 USD per ton koldioxid som tas bort idag, beroende på teknik, energikälla och utbyggnadsskala. Även om kostnaderna sjönk till 100 dollar per ton, är kostnaden för att minska de atmosfäriska koncentrationerna av koldioxid med 1 del per miljon runt 780 miljarder dollar.

Tänk på att koldioxidkoncentrationen i atmosfären har stigit från cirka 280 ppm före den industriella eran till cirka 420 idag, och den stiger för närvarande med mer än 2 miljondelar per år.

Trädrestaurering på en tredjedel till två tredjedelar av lämpliga hektar beräknas enligt WRI:s beräkningar kunna ta bort cirka 7,4 gigaton koldioxid till 2050 utan att förskjuta jordbruksmark. Det skulle vara mer än någon annan väg. Detta kan låta som mycket, men 7 gigaton koldioxid är 7 miljarder ton, så det är mindre än 1 del per miljon i volym. Kostnaden uppskattas till upp till 50 dollar per ton. Så även med träd kan kostnaden för att ta bort 1 del per miljon volym vara så mycket som 390 miljarder dollar.

Geoteknik är också dyrt.

Så för hundratals miljarder dollar är den bästa utsikten en liten buckla på 1 del per miljon volym i koldioxidkoncentrationen.

Denna aritmetik belyser det enorma behovet av att minska utsläppen. Det finns ingen hållbar lösning.