Hoa Kỳ hiện đã có hai nhà máy điện than hoạt động với cơ chế tránh phát thải CO₂ vào không khí. Petra Nova tại Texas và Kemper tại Mississippi sử dụng công nghệ để ngăn CO₂ lần lượt tại các phễu thu khói và trước khi quá trình đốt diễn ra. Không may thay, đó chỉ là hai trong số hơn 400 nhà máy điện than ở Hoa Kỳ, quãng ngừng ngắn ngủi trong dòng chảy ồ ạt của 1,4 tỷ tấn khí nhà kính không màu, không mùi vào khí quyển mỗi năm. Thậm chí cả Kemper và Petra Nova cũng không giữ lại được tất cả lượng CO₂ từ khối than mà họ đốt, và lượng CO₂ thu giữ được lại tiếp tục bị sử dụng để lấy nhiều dầu ra khỏi lòng đất hơn, rồi dầu lại bị đốt, còn khiến CO₂ đi vào khí quyển nhiều hơn. Câu đố hóc búa về carbon cứ thế phức tạp và nguy hiểm dần lên mỗi năm trôi qua.

Trong một thế giới với hàng ngàn nhà máy điện than, gần 2 tỷ xe hơi và xe tải, và hàng tỷ tấn than đá, dầu, cùng khí thiên nhiên được khai thác và đốt sử dụng, thì không có gì đáng ngạc nhiên khi có khoảng 40 tỷ tấn CO₂ được thải vào khí quyển mỗi năm. Các đại dương và cây cối trên thế giới hấp thu một phần, nhưng nồng độ CO₂ trong khí quyển vẫn cứ gia tăng một cách không suy chuyển qua các năm, vượt ngưỡng 400 ppm (parts per million, tức 400 phân tử CO₂ trong 1 triệu phân tử khí) trong năm 2016 so với 280 ppm trước cuộc Cách mạng Công nghiệp. Điều đó đã gây ra những thay đổi từ quá trình tan chảy băng ở Bắc Cực và các dòng sông băng toàn cầu, đến thời tiết bất thường và gia tăng mực nước biển. Quả thực, khí quyển hiện đã tích lũy đủ CO₂ để ngăn chặn kỷ băng hà tái xuất hiện trong hàng thiên niên kỷ tới, và mỗi người trên Trái đất hiện nay đang hít thở một bầu không khí hoàn toàn khác với những gì mà thế hệ trước trong giống loài Homo sapiens (người khôn ngoan) chúng ta đã từng hít thở.

Bất cứ hy vọng nào trong việc giảm thiểu ô nhiễm, và cuối cùng, là đảo chiều sự gia tăng, sẽ cần một cuộc cách mạng năng lượng và một vài đột phá rất lớn trong công nghệ . Cuối cùng thì, người ta vẫn phải cần đến sự phát triển của những phương pháp tiết kiệm hơn để làm nứt lớp đá phiến sét ngầm với nước cao áp và cát – kỹ thuật này được biết đến với tên gọi fracking – để giải phóng khí thiên nhiên và làm chúng đủ rẻ để bắt đầu thay thế than đá tại Hoa Kỳ. Kết quả là phương pháp rẻ tiền này đã giúp lượng phát thải CO₂ tại Hoa Kỳ trở về mức thập niên cuối của thế kỷ 20. Tất nhiên, khí thiên nhiên vẫn là nhiên liệu hóa thạch, và phuơng pháp fracking vẫn gây ra lượng rò rỉ metan khá lớn (cũng là một loại khí nhà kính gây ảnh hưởng lớn). Vậy nên cho dù khí thiên thiên được khai thác bằng phương pháp fracking có là một cải tiến so với than đá, thì nó vẫn đóng góp vào sự gia tăng không ngừng nghỉ của CO₂.

Câu hỏi chủ chốt là: Liệu các kỹ sư và và những nhà sáng lập doanh nghiệp có phát minh và triển khai đủ công nghệ – và các chính phủ có thông qua những khuyến khích và chính sách đúng đắn nhằm loại bỏ carbon khỏi nền kinh tế toàn cầu – để đẩy lùi những ảnh hưởng do biến đổi khí hậu gây ra – hay không? Đã có những tiến bộ công nghệ đang tạo ra nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời và gió một cách hiệu quả và rẻ tiền hơn, đưa đến sự phát triển ổn định khi triển khai. Nhưng sự gia tăng của năng lượng tái tạo vẫn còn thua xa so với sự gia tăng tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch khi nền kinh tế của các nước đang phát triển như Trung Quốc và Ấn Độ tiếp tục tăng trưởng còn những nước phát triển, như Hoa Kỳ, lại làm quá ít để dứt ra khỏi dầu, than đá, và khí thiên nhiên.

Lỗ hỗng trong quá trình phát triển này nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về những đổi mới công nghệ, dù việc triển khai các công nghệ ở cấp độ cần thiết để làm chậm quá trình biến đổi khí hậu một cách đáng kể sẽ đòi hỏi khoản chi ngân sách lớn từ chính phủ, và một sự quyết tâm không hề nhỏ từ những người đang cùng sinh sống trên trái đất, thứ từ trước đến nay vẫn còn thiếu. Một vài công nghệ như vậy có khi còn lâu mới xuất hiện, nhưng các chuyên gia cho rằng có một phương án sẽ phải sử dụng, đó là loại bỏ CO₂ khỏi khí quyển.

Oliver Geden, một nhà phân tích khí hậu, đồng thời cũng là trưởng đơn vị nghiên cứu của Liên minh Châu Âu tại Viện Nghiên cứu Các Vấn đề Quốc tế và An ninh Đức, phát biểu rằng vấn đề đã “khá rõ ràng,”nếu không có các công nghệ loại bỏ carbon, cộng đồng thế giới sẽ không thể đạt được các mục tiêu đã đề ra tại Paris1 về giới hạn mức gia tăng nhiệt độ từ 1,5 đến 2 độ C (2,7 đến 3,6 độ F). Thậm chí Ủy ban Liên Chính phủ Về Biến đổi Khí hậu (IPCC) của Liên Hiệp Quốc đã ước tính một lượng lớn CO₂ cần được loại bỏ trong thế kỷ này – ít nhất 500 tỷ tấn từ không khí – nếu chúng ta muốn tránh khỏi viễn cảnh xấu nhất của hiện tượng nóng lên toàn cầu. Nhưng Geden cũng bổ sung: “Cùng lúc, bạn cũng có thể quan sát thấy mọi người thậm chí còn có khuynh hướng tránh nói đến các chiến lược loại bỏ carbon.”

Việc triển khai công nghệ để làm chậm biến đổi khí hậu một cách đáng kể sẽ đồng nghĩa với những khoản chi ngân sách khổng lồ từ chính phủ.

IPCC đã đi xa đến mức đặt tên cho một đột phá công nghệ được ưa chuộng: năng lượng sinh học với khả năng thu giữ và lưu trữ CO₂, hay viết tắt là BECCS. Những cơ sở này giống với các nhà máy điện than, nhưng sử dụng những cây trồng năng lượng2 được trồng gần đây hơn là những cây trồng đã hóa thạch để làm nhiên liệu và thu giữ CO₂ từ quá trình đốt. Vì cây trồng, như những cây phát triển nhanh và cỏ switchgrass, phải lấy CO₂ từ khí quyển để lớn lên, nên những nhà máy điện này có thể hút CO₂ khỏi bầu trời chứ không phải thêm carbon đã từng bị chôn vùi như than đá.

Nhưng hiện vẫn chưa có một cơ sở nào như vậy. Thứ gần nhất với ý tưởng này là một nhà máy sản xuất ethanol từ ngô tại Illinois thu CO₂ từ quá trình lên men và sau đó chôn nó trong tầng ngậm nước mặn sâu bên dưới. Tệ hơn, để thay thế toàn bộ than đốt trên toàn thế giới, quỹ đất để canh tác cây trồng năng lượng sẽ phải cạnh tranh với quỹ đất dùng để trồng những cây lương thực hiện có.

Vậy thì phương án nào có thể thay thế được cho BECCS? Một phương án có thể tăng cường các phương pháp tự nhiên để thu giữ CO₂. Sau tất cả thì những khu rừng trên mặt đất và trên biển giúp kéo CO₂ khỏi không khí và sát nhập chúng vào cây cối, tảo bẹ,3 và thậm chí là tảo cát cực nhỏ. Thậm chí khả quan hơn, những kỹ thuật gen và thủ thuật khác có thể cho phép các nhà khoa học nâng cao khả năng quang hợp, khiến cây trồng thu nhiều CO₂ hơn cũng như gia tăng sản lượng lương thực, sợi, hay nhiên liệu. Một số cây mùa vụ như ngô và mía vốn đã thu giữ CO₂ hiệu quả hơn những cây trồng khác như lúa mì và gạo. Việc chỉ đơn giản nâng cao khả năng hấp thụ CO₂ của tất cả các cây trồng có thể giúp giải quyết thử thách CO₂, cũng như làm tăng lượng carbon trong đất đai màu mỡ trên thế giới hay chôn sâu bên dưới biển. Những dự án nghiên cứu theo các hướng trên đang được các trường đại học và phòng thí nghiệm của chính phủ tại nhiều quốc gia theo đuổi. Lấy ví dụ, Bộ năng lượng Hoa Kỳ đã phát triển chương trình PETRO, tức “cây trồng thiết kế để thay thế dầu mỏ” (plants engineered to replace oil).

Nhưng, cũng giống với BECCS, phải có thật nhiều chỗ trên mặt đất và biển mới đủ cho những cây trồng đã cải tiến để loại bỏ CO₂ – và con người thì vẫn muốn nhiên liệu để phát điện và di chuyển trên đất liền, biển, và trên không. Nhiên liệu sinh học có thể là một giải pháp thích hợp cho ngành hàng không, nhưng có rất nhiều vấn đề khi áp dụng cho thử thách gần 2 tỷ phương tiện trên khắp thế giới. Quang hợp nhân tạo và những công nghệ sử dụng CO₂ làm nhiên liệu khác có thể khép kín vòng vận chuyển carbon, nhưng vẫn còn một con đường dài cho đến khi chúng rời được phòng thí nghiệm. Xe hơi và xe tải chạy bằng điện – đã và đang có mặt trên các con đường và có thể cuối cùng trở thành phương tiện tự lái – có thể là chìa khóa để loại bỏ dầu sử dụng trong vận tải.

Tất nhiên, điều đó đòi hỏi phải tạo ra điện từ các nguồn không phát thải CO₂, như gió, mặt trời, đá nóng dưới lòng đất, hoặc sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ như uranium và thorium. Tuy nhiên việc tạo ra tubin gió hay nhà máy điện hạt nhân vẫn cần đến chất dẻo, thép, và bê tông, tất cả hiện nay đều phát thải ra CO₂ trong quá trình sản xuất. Vì vậy thế giới cần tìm ra cách sản xuất thép và bê tông không phát thải CO₂.

Theo Kevin Anderson, nhà nghiên cứu khí hậu và năng lượng của Đại học Manchester tại Anh: “Nếu chỉ xét riêng năng lượng, phát thải hiện tại có thể tích lũy carbon khiến nhiệt độ gia tăng 1,5 độ C trong khoảng từ 3 đến 13 năm.” Trên thực tế, Anderson lập luận rằng để có hy vọng trong việc kiềm giữ sự nóng lên toàn cầu ở mức 2 độ C, những quốc gia như Hoa Kỳ, Nhật Bản, và Đức phải loại bỏ phát thải CO₂ khỏi quá trình sản xuất điện và vận tải vào năm 2035, và những quốc gia đang phát triển như Trung Quốc sẽ cần đạt phát thải tối đa vào năm 2025 và bắt đầu giảm dần sau đó.

Điều đó khiến thế giới cần một vị cứu tinh công nghệ tiềm năng khác: các máy hút CO₂ khỏi không khí, một loại cây nhân tạo. Những chiếc máy có thật và đã được kiểm chứng từ những ngọn núi ở Thụy Sĩ đến không khí của sa mạc khô cằn ở Phoenix và những sườn đồi của British Columbia, nhưng sẽ phải cần có rất nhiều máy như thế nữa. Trên thực tế, phải cần tới 100 triệu cây nhân tạo để đối trọng lại vớii 40 tỉ tấn CO₂ được thêm vào không khí mỗi năm. Làm một phép so sánh nhỏ, các nhà sản xuất ô tô hiện nay đang sản xuất 80 triệu chiếc xe mỗi năm.

Nhưng đó vẫn chưa phải tin tệ nhất. Theo Geden, “Hiện nay gần như không có trường hợp thương mại nào đối với việc loại bỏ carbon”. Nói cách khác, sẽ chẳng tốn kém gì cả khi phát thải CO2 vào không khí, vì vậy mọi người không có động cơ tài chính nào để dừng việc xả thải, chưa nói đến việc trả phí để làm sạch không khí. Thực tế này đã làm điêu đứng những nỗ lực xây dựng nhà máy than có khả năng thu giữ và lưu trữ CO₂, chứ chưa nói đến việc xây dựng những bộ máy thu giữ nhiều CO₂  bị khuếch tán trong không khí hơn.

Để thay đổi điều đó, nền kinh tế hiện nay sẽ hoặc phải yêu cầu một mức giá nào đó cho việc phát thải CO₂, khiến chúng đắt đỏ hơn khi phát thải, hoặc phải có chỉ thị yêu cầu giảm bớt hoặc loại bỏ hẳn ô nhiễm CO₂ – cả hai đều nhấn mạnh sự cần thiết trong quyết tâm chung để hành động. Điều đó chắc chắn sẽ thiếu trong sự quản lý chính quyền của Trump, cũng như trong Quốc hội Hoa Kỳ do đảng Cộng Hòa quản lý, chưa kể đến phần còn lại của thế giới.

Hy vọng rằng, sẽ không cần đến một thảm họa khí hậu để thúc đẩy thực thi những biện pháp trên, như ngập lụt ở một số thành phố ven biển, hoặc phải dùng đến các biện pháp cực đoan để can thiệp “địa kỹ thuật” như thêm sương mù sulfuric vào tầng bình lưu để làm mát trái đất. Đó là lý do tại sao các chuyên gia như Anderson nói rằng bước đột phá cần thiết nhất không phải là công nghệ, mà là thái độ – và đạo đức.

Theo Anderson, những gì thế giới cần không phải là một phép mầu, “mà là sự dũng cảm, tư duy sáng tạo và những chương trình xây dựng theo kiểu Marshall4, và một sự thừa nhận rằng chúng ta phải thoát khỏi những hình mẫu thất bại. Không dễ dàng, nhưng có thể làm được nếu chúng ta thật sự yêu thương thế hệ tương lai.”