住在堪萨斯州威奇托附近农场的地质学家蒙特·马克利 (Monte Markley) 形容自己的工作是“把东西埋到地下，然后留在那里”。作为一名环境顾问，他专门处理地下岩层中的工业废物。“在我的整个职业生涯中，我一直在帮助工业界处理那些没人愿意谈论的工厂后方产生的废物，”他告诉我。2020 年初，他接到了湾区 Charm Industrial 公司联合创始人肖恩·金尼蒂克 (Shaun Kinetic) 的电话。金尼蒂克拥有机器人、卫星和火箭制造经验，他想知道如何处理一种特别令人不安的废物：导致全球变暖的过量碳。
马克利曾与一些公司合作，这些公司试图在碳排放进入大气之前捕获并储存这些碳。但查姆公司研究的是已经循环的碳。该公司正在改造一种名为热解器的机器，这种机器在无氧环境中加热玉米秸秆等植物材料，使植物变成生物油，这是一种富含碳的液体，颜色和稠度与深色枫糖浆相似。Kinetic 公司想知道将生物油埋入地下是否可行。马克利说是可行的——事实上，生物油可能会被埋在那里几个世纪，甚至更久。这个过程类似于传统石油的钻探和燃烧，但方向相反。
2021 年末，Kinetic 再次打来电话。Charm 的团队希望，最终移动式热解器能让公司在农场生产生物油。为此，Kinetic 询问 Charm Industrial 是否可以在 Markley 的土地上测试其最新版本的热解器？Markley 与妻子 Anna 讨论了这个问题。他们一起恢复了他们现在耕种的土地，两人都对保护环境有着长期的兴趣；寻找气候解决方案对他们很有吸引力。Markley 记得当时自己想，“如果能告诉我们的孩子我们是其中的一部分，那不是很酷吗？”这对夫妇签署了一份协议，将土地租赁给该公司。
2022 年 1 月，一队半挂车将三个大型集装箱运送到马克利夫妇的农场。Kinetic 和他的妻子 Kelly（另一位 Charm 联合创始人兼公司首席技术官）因暴风雪延误，三天后开着起亚抵达。Charm 的工程师在距离马克利夫妇家几百码的地方拆开了热解器；他们给该设备取了个绰号叫“迷惑龙”，以长颈食草恐龙命名。马克利对它的笨重复杂性感到很高兴。“它看起来像是会出现在埃隆·马斯克的推特上的东西，”他告诉我。
接下来是中西部冬季的现实。雪堆积在装有热解器的容器上。冰冻的温度使机器的液晶屏无法工作。热解器的设计日处理量为 10 吨生物质，但附近农场的玉米秸秆含有必须过滤掉的岩石和其他碎屑。机器经常嗡嗡作响到凌晨两点。“我妻子会说，‘你做了什么？！’”马克利回忆道。这对夫妇有时会邀请这些捣鼓手来喝咖啡或吃晚饭。六个月后，Charm 团队生产的生物油吨数只有个位数。热解器虽然能用，但远没有达到应有的效果。
避免灾难性气候变化的最佳方法是停止燃烧化石燃料。然而，最近，世界领先的气候科学家警告说，逐步淘汰石油、天然气和煤炭是不够的。如果人类要让地球变暖不超过 1.5 摄氏度，我们可能需要每年从大气中去除至少 10 亿吨碳，甚至可能超过 100 亿吨碳，并将其储存在某个地方以供未来几个世纪使用。（10 亿吨是地球上每个人体重总和的两倍多。）碳去除的批评者长期以来一直担心，这将为污染者提供一条简单的出路，让他们有借口继续排放。真正的问题可能是，这绝非易事。
去年夏天，当 Charm 准备进行下一次实地测试时，我前往科罗拉多州东北部的平原参观了该公司的“迷你熔炉”，它既不是微型的也不是一个可以正常使用的熔炉。Charm 租用了一个三万英尺的仓库，从内部看，它就像一家非常宽敞的科技公司；大约十名员工坐在电脑屏幕前，距离匹克球场很近。仓库的另一边闻起来有股不协调的松树林味。墙上堆满了两百五十加仑的袋子，每个袋子里都装满了从树木上砍下来的木屑，这些树木是为了抑制野火而砍伐的。在后面的停车场里，有一台被称为 NutriBullet 的热解器，这是一台大约十英尺高的机器，被一个白色的帐篷遮挡着阳光。一条狭窄的传送带陡峭地上升到一系列四四方方的房间，让这个装置看起来像是鲁布·戈德堡的造型。
NutriBullet 需要少量丙烷才能启动，但它处理的生物质提供了足够的能量来维持运转。它一边发出低沉的咕噜声，一边一次消耗一把火柴盒大小的芯片，三名身穿工作服、戴着安全眼镜的工人监控着它的生命体征。我跟着格蕾丝·康纳斯（Grace Connors）来到一个大塑料罐前，康纳斯是麻省理工学院培养的工程师，有着一头红发和一双亮绿色的眼睛。“你闻到味道了吗？”她问道。
我做到了。罐子里三分之二都是生物油，闻起来有点甜，甚至有点开胃。生物油最著名的产品是“液体烟雾”，这是烧烤纯粹主义者所鄙视的调味品。一些 Charm 员工对这种气味感到厌倦，最终对烧烤失去了兴趣。
Charm 之所以选择在科罗拉多州东北部建厂，是因为该地区不仅盛产玉米，而且能源基础设施丰富，吸引了技术熟练的劳动力。通往迷你锻造厂的一条笔直的碎石路两旁是农田和摇晃的抽油机；迷你锻造厂的现有员工在太阳能和风力涡轮机安装、农业金融和拖拉机设计方面拥有丰富的经验。
Charm 的起源可以追溯到 2011 年由四名大学生创办的客户数据公司 Segment。2014 年，Segment 试图通过购买可再生能源信用额度、限制公司午餐中的红肉以及购买碳补偿来减少碳排放。Segment 联合创始人兼首席执行官 Peter Reinhardt 表示，Segment 支付了大约两万美元来保护印度尼西亚和巴西的雨林。但他对这些努力的有效性产生了怀疑。“你得到的只是一张纸质证书，上面写着‘你做到了！’”Reinhardt 告诉我。“它保护成功了吗？是哪片森林？你能在谷歌地图上给我看看吗？完全不透明。”第二年，野火肆虐印度尼西亚。Reinhardt 记得当时自己在想，“嗯，这看起来很糟糕。”
莱因哈特开始利用周六的时间创业，试图与几位同事一起审查碳补偿的替代方案。他们想投资减少大气中碳的技术，但所有选择都有缺陷。基于自然的解决方案，如森林恢复和土壤保护，似乎是最简单、最便宜的。但莱因哈特担心，它们的好处难以衡量，而且往往被夸大，而且容易受到气候引发的灾难的影响。直接空气捕获通常使用风扇将空气吸入碳捕获化学过滤器，更可量化和耐用，但它消耗大量能源。（与捕获来自煤电厂等单一来源的新排放的碳捕获和储存不同，直接空气捕获的目标是空气中已经存在的二氧化碳。）其他碳去除方法——增强岩石风化、海藻养殖——似乎具有推测性，并且有其自身的不确定性和缺点。
起初，莱因哈特和他的同事们想将碳转化为可用的产品。他们计划利用热解生产生物炭（一种类似于木炭并能丰富土壤的固体碳）以及合成气，后者可以为炼钢等工业过程提供燃料。2018 年 2 月，莱因哈特与肖恩和凯利·金迪克等三位联合创始人共同创立了 Charm Industrial。他们从包括莱因哈特本人在内的私人投资者那里获得了种子资金。（金迪克兄弟帮助领导该公司五年，并于 2023 年离职。）
Charm 的时机既幸运又令人担忧。同年 10 月，政府间气候变化专门委员会表示，要将全球变暖限制在 1.5 摄氏度以内，到 2100 年需要清除多达 1000 亿吨的碳。Charm 加入了新兴行业，但没有一家公司有能力以接近商业规模清除碳。
在美国，仅玉米产业每年就产生约 4 亿吨（五分之二千兆吨）的玉米秸秆和玉米叶，其中约 50% 是碳。根据 Charm 的估计，这些玉米秸秆和玉米叶中有一半可以可持续地去除。美国森林还产生大量生物质；去年，美国森林管理局及其合作伙伴在 230 多万英亩的土地上砍伐树木和灌木，以降低火灾风险。当这些材料燃烧或分解时，它们的大部分碳都会释放到大气中。问题是它们太轻太笨重——本质上太蓬松了——无法廉价运输。而且，你想要的生物质越多，你最终为每吨支付的费用就越高，因为大型供应商越来越少。“你可能可以花 60 美元把一吨生物质运到某个地方，”莱因哈特告诉我。“但是，如果你想要 100 万吨，每吨可能要花 150 美元。” 2020年，莱因哈特开始担心这些因素会推高合成气的价格，使得钢铁行业无法承受高昂的成本。
当时 Charm 的首席科学家 Shaun Kinetic 提出了一个替代方案：也许 Charm 可以将小型机器运到农场和森林，而不是长途运输生物质到集中式热解炉。如果该公司可以调整其热解炉以主要生产生物油，而不是生物炭和合成气，那么该公司将拥有一种高密度、易于运输的碳形式（以后可以转化为合成气）。
然而，当 Charm 工程师生产出几瓶生物油后，Kinetic 就开始担心如何处理多余的生物油。他曾在科罗拉多州和南极洲的实验室工作，了解到废弃的化学物质可能会成为危险品。从那时起，他开始打电话给专门处理液体废物的公司，比如雇用 Monte Markley 的那家公司。他惊讶地得知，美国有数十万个处理井，这些井经常被注入废物——奶酪乳清、肉类加工厂的盐水，以及更常见的石油和天然气钻探的副产品——这些废物无法燃烧、回收或倾倒在垃圾填埋场。（石油和天然气行业成功游说其处理井免受环境法规的约束，近年来，其高压注入污水已导致地下水污染和地震。）
Kinetic 最初认为垃圾处理井只不过是存放杂物的地方。但在与 Markley 交谈后，在接受 冠状病毒在旧金山 19 月份的封锁期间，他意识到这些油井本身可能就是碳汇。在石油、天然气和煤炭被开采和燃烧并产生大量温室气体之前，它们的数十亿吨碳被困在地下；通过将生物油埋入处理井中，Charm 可能开始消除化石燃料的一些危害。
Charm 申请了生物油注入专利，以此作为碳去除手段。几周后，该公司找到了第一位客户。支付处理公司 Stripe 希望通过每年至少花费 100 万美元用于“负排放技术”来推动碳储存领域的创新。该公司承诺以每吨 600 美元的价格购买数百吨碳储存——这一承诺价值约 25 万美元。很快，微软、Square、Shopify 和其他科技公司也向 Charm 及其行业同行做出了类似的承诺。“该死，”莱因哈特回忆道。“现在我们必须去做这项工作。”2022 年 1 月，在 Segment 以 32 亿美元被收购 14 个月后，莱因哈特离开公司，成为 Charm Industrial 的全职首席执行官
尽管生物油看上去与原油相似，但其化学结构却更加复杂，由杂乱无章的分子而非均匀的碳氢化合物链组成。生物油中含有有机酸，会腐蚀钢和铝，而且容易凝固。由于这些原因，生物油并不是一种实用的燃料。查姆聘请了包括马克利的公司在内的承包商来评估将生物油注入不同地质层、在不同温度和压力下的影响。（查姆说，由于生物油会变硬，而且密度大，埋藏深度深，因此不太可能渗入水源。）
结果好坏参半。在 2023 年初的一次测试中，Charm 工程师将一卡车的生物油泵入储罐。然后他们发现储罐中含有一些残留水，这导致生物油像沙拉酱一样分离成不同的相。寒冷的室外温度使油性底层凝结；当工人们将储罐的内容物释放到通向深注入井的四分之一英里长的管道中时，它很快就充满了粘稠物。“那是一个‘哦，该死’的时刻，”莱因哈特告诉我。Charm 的设备操作员学会了隔离储罐并检查水分。只有在几次成功的测试之后，联合创始人才有信心他们可以永久地将生物油储存在地下。现在他们必须生产足够的生物油来帮助气候。
在创业界，联合创始人经常将失败视为“教训”，而 Charm 在堪萨斯州马克利农场进行的首次实地测试收获颇丰。对于莱因哈特来说，最大的收获是“这台机器可能根本不应该放在堪萨斯州”。如果 Charm 想要销售数十亿吨的碳去除产品，它必须将其热解能力提高几个数量级。要做到这一点，它必须以比远程实地试验更快的速度建造、测试和改进机器。
碳去除还有另一个更根本的问题。二氧化碳仍然可以或多或少免费地排放到大气中；从经济角度来看，为什么有人会花钱去除它？除非更多公司将气候责任作为其品牌的一部分，或者政府强迫它们遵守环境法规，否则碳去除将是一个糟糕的交易。
气候危机要求碳去除行业实现如此快速的增长，历史上鲜有先例。威斯康星大学麦迪逊分校研究能源政策的教授格雷戈里·内梅特告诉我，20 世纪中叶，合成肥料行业发展迅猛。最近，太阳能行业的发展速度几乎超过了其他任何行业，部分原因是太阳能电池板制造成本的快速下降。但这两个行业都能够为客户提供具有直接效益的有形产品。碳去除只是为我们提供了更好的集体生存机会。可以说它更有价值，但更难估价。
拜登政府能源部化石能源和碳管理办公室高级顾问诺亚·戴奇表示，碳去除行业的最佳类比可能是废物管理。戴奇告诉我，与垃圾收集一样，“碳去除提供的服务是我们整个社会都需要的。”而且，尽管垃圾确实让一些企业家致富，但其安全和永久处置最终取决于公共资金。作为《基础设施投资和就业法案》的一部分，拜登政府最近宣布投资 12 亿美元用于碳去除，为两座大型直接空气捕获设施提供资金。5 月底，能源部宣布与 Charm 和其他 23 家碳去除公司达成信用购买协议。戴奇告诉我：“我们现在有了一种可以扩大规模的碳去除商业模式。”
