他们致力于在不影响研究的情况下减少温室气体排放。
对于科研人员及其所属单位来说，减少航空旅行、提高基础设施的能源效率以及安装太阳能电池板等，显然是他们可以采取的用以减少碳足迹的举措。除了这些，他们也能通过一系列行动来践行低碳理念，小到减少一次性塑料和其他消耗品的使用，关闭没在用的仪器，大到利用废热，将计算设施选址于可再生能源供电之处。从系统层面看，一些措施能够鼓励碳减排行为——例如，对于求职演说（应聘学术界岗位时进行的科研报告），无论是面谈抑或远程，都一视同仁，因为后一种报告形式可能减少空中旅行带来的碳排放。
汉娜 · 约翰逊（Hannah Johnson）指出：“我们面对的一大挑战是获得学术机构、资助团体以及其他国家和国际科学单位自上而下的支持。”约翰逊在荷兰乌得勒支的马克西玛公主儿科肿瘤中心担任成像组技术员，也是荷兰绿色实验室的成员。荷兰绿色实验室是一个志愿者组织，旨在促进可持续性的科学实践。
南丹麦大学教授阿斯特丽德 · 艾希霍恩（Astrid Eichhorn）致力于研究量子引力，同时也是欧洲科学与人文学会联盟气候可持续性委员会的成员。根据她的说法，在某个时刻，政府可能会制定支持气候可持续性的法律。“我们以一种积极主动的姿态，以不影响研究与合作质量的方式做出改变，我们现在理应抓住这个机会，而非等待外部监管。”
2021年联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的一份特别报告指出，如果人类设法将全球碳排放量限制在300吉吨（1吉吨=109吨）二氧化碳当量（CO2e），就会有83%的概率将升温幅度控制在2015年《巴黎协定》设定的1.5°C范围内。这一目标意味着，到2050年每人每年的碳排放量不超过1.2吨CO2e。艾希霍恩表示，科研人员对平均排放量的估计值远高于1.2吨，而且差异很大，部分原因在于计量方法不同且不完整。她引用了欧洲科学家的估计值——每年7吨到18吨。
美国布鲁克海文国家实验室（BNL）的荣誉高级科学家托马斯 · 罗瑟（Thomas Roser）指出，可以肯定的是，在全球碳排放的宏伟计划中，科学界对温室气体的贡献很小。不过即便如此，他们仍负有“道德责任”。根据罗瑟的观点，对于像高能物理学这样的“奢侈领域”，气候可持续性的道德重任尤为重大，除了知识和一些派生之物外，它没有社会效益。“科学界可以成为社会其他领域的榜样，节能技术的发展可能是一项重要红利。”
在许多湿式实验室（开展经典台式实验，与只做计算机分析等理论工作的干式实验室相对）中，塑料耗材成为废物堆积起来。2022年冬天，荷兰莱顿的莱肯哈尔博物馆举办了一场展览，旨在激励科学家和大众寻找能使科学更具可持续性的方法
万物碳中和
科学设施通常将可再生能源作为其可持续发展计划的一部分。罗瑟对此持怀疑态度：“如果一个科学设施转向使用可再生能源，它就会从社会的其他部分夺取这种能源。”我们的目标应当是各方面、全社会都实现碳中和，而在此之前，科学设施需要努力提高能源效率和能源回收率。
罗瑟建议，只要条件满足，我们不妨使用永磁体而非耗电量大的电磁铁。这是提高实验粒子物理学能量效率的一个例子。他指着能量回收型直线加速器（CBETA）说道，科技进步使制造精密的永磁体成为可能。多个永磁体黏合在一起，并用金属丝垫片进行微调，可以产生强度和方向精确到10–4的磁场。罗瑟表示，永磁体具备静态存储环和固定磁场，是“同步加速器光源的重要机遇”。它们还获得了用于癌症放射治疗的专利。CBETA的另一个可持续方面是能量回收，电子在加速时收集的能量到减速时被移除，之后又被重新利用。“CBETA显著降低了能源消耗，且仍保持原来水平的性能。没人愿意牺牲性能。”
计算是一个不断增长的耗能排碳领域。剑桥大学计算生物学博士后洛伊克 · 兰内隆格（Lo?c Lannelongue）表示，科学家们倾向于认为，计算工作花不了什么钱，占不了什么资源，经济成本非常低，而且有大量超级计算机可供使用。“很少有人因为觉得计算成本高昂而放弃开展它。”
2020年，兰内隆格从他的博士研究中抽出两周时间创建了一个碳足迹计算器。现在那个计算器成了他博士工作的一个重要小项目。他对计算器做出改进以扩展其用途，并撰写论文，还就此主题进行演讲。兰内隆格说道：“如果人们意识到碳成本的存在，他们就会更谨慎，我不会再仅仅因为我会理论计算，所以就去做理论计算。”
根据兰内隆格的说法，个人可以采取的减少碳足迹的其他措施包括优化代码和更新软件。使用最新版本基因组分析软件包进行特定计算，所产生的碳排放量仅为最初商业版本的1/4。“此工具背后的团队正提高其效率。我们不必权衡取舍，因为计算与低碳可以兼得。”
对于机构来说，通过修改冷却设计，以及将计算中心定位至有可再生能源可供使用的地方，可减少计算工作的碳排放。例如，欧洲核子研究中心（CERN）通过冷却计算机走廊而非整个房间等措施，提升了现有数据中心的效率。实验室信息技术部副主任鲍勃 · 琼斯（Bob Jones）表示：“升级使PUE从1.7降至1.5。”PUE指电源使用效率，是设施使用的总能量与输送至其计算设备的能量之比。将于2023年晚些时候在CERN开放的新数据中心的PUE为1.1。CERN计划回收新中心产生的热量。类似地，目前冷却大型强子对撞机（LHC）产生的一些热水也被转移到邻近城镇使用。
计算产生的温室气体排放因地点而异——取决于能源、冷却和其他设计特征。图中的深色柱形代表特定国家/地区的普通数据中心的碳足迹，浅色柱形代表同一国家/地区的节能数据中心的碳足迹。电源使用效率是衡量数据中心能源效率的指标
氟化气体
由于欧洲核子研究中心主要由来自法国的核能提供动力，其巨大能耗并非温室气体排放的主要贡献者。根据他们2021年的环境报告，大约80% 的温室气体排放来自LHC实验中用于粒子检测和探测器冷却的氟化气体，以及电源电气绝缘的氟化气体。氟化气体的升温潜力是二氧化碳的数千倍。
大型强子对撞机实验中的大约 20个探测器系统使用各种气体混合物作为活性介质来探测碰撞产生的粒子。这些气体包括氢氟碳化物和全氟化碳，以及二氧化碳、氖气、氩气和氧气。粒子物理学家比阿特丽斯 · 曼德利（Beatrice Mandelli）表示，如此选择旨在“满足特定实验的要求，包括时间分辨率、效率、倍率能力等”。气体泄漏会对环境造成危害。
一种气体检测器主要包含四氟乙烷以及少量异丁烷和六氟化硫。曼德利是负责监督CERN气体探测器系统的团队一员。根据她的说法，探测器系统选择的气体混合物允许初步电离和电子雪崩，且能抑制电火花产生。四氟化碳被用于不同类型的气体检测器，可提供高时间分辨率，减缓检测器老化。四氟乙烷常见于制冷领域，虽然工业界已经找到了它的替代品，但粒子探测器仍离不开它。
曼德利表示：“我们的需求非常具体。几何形状和电子器件是定制的，探测器必须能够运行多年。几十年前设计探测器时，没有人意识到温室气体排放问题。”
为减少排放，CERN关闭了检测器系统从而使气体混合物得以再循环，回收了氟化气体，并于加速器关闭时修复泄漏。针对正在进行的环保替代品研究，曼德利表示，未来的探测器将不会使用温室气体，因为除了造成环境污染，它们还可能变得更难获得，因为工业界正在远离含氟气体，而且《京都议定书》要求逐步淘汰它们。
在位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL），研究人员试图寻找氟化气体的替代品，但遇到了困难。
约翰 · 查龙科（John Charonko）在 LANL领导一个研究重气体和轻气体混合的小组。在混合过程中，垂直管里的六氟化硫被推下5.3米，与空气混合。团队之所以使用六氟化硫，是因为它重、无毒且便宜。查龙科说道，这些实验类似于美国国家点火装置研究的惯性约束聚变过程。它们还与理解天体物理过程有关，例如白矮星演化和超新星爆炸。
根据拜登于2021年12月签署的行政命令，LANL正致力于到2035年实现无碳污染的电力供应，到2050年实现净零排放。此外，LANL计划建设一个约0.2平方千米的光伏农场，同时也正考虑开发用于现场发电的微型核反应堆。目前，该实验室的工作重点是翻新建筑物以提高能源效率并采购无碳电力。另一方面，LANL也将目光投向了交通领域。实验室可持续发展团队的香农 · 布莱尔（Shannon Blair）表示，鼓励员工减少碳排的可行方法包括，为校园交通提供电动自行车，只向拼车群体提供停车位，以及将实验室用车换成电动汽车等。“我们的政府车队有1 500辆汽车。它占我们总排放量的2%。这个数值很小，却也是显而易见的。”
在约翰逊位于荷兰乌得勒支的工作场所，超低温冰箱消耗的能源相当于60个普通荷兰家庭的用电量。如果把这类冰箱的工作温度从常规的 -80°C提高到-70°C，可减少约30%的能耗。“我们在欧洲面临着巨大的能源危机，因此可持续发展社区正试图引起各方关注，并推动机构参与到减排大业中来。”
成本和碳的效率
几年前，双子座天文台的望远镜配备了太阳能电池板和节能设备，包括变压器、冷却系统、LED灯和运动传感器。太阳能电池板提供了双子南座望远镜（位于智利帕穹山）所需能量的20%，双子北座望远镜（位于夏威夷莫纳克亚山）所需能量的12%，以及天文台夏威夷办事处的 20%。美国国家科学基金会（NSF）国家光学 - 红外天文学研究实验室（NOIRLab）的运营副主任英格 · 乔根森（Inger Jorgensen）表示，配置升级旨在降低运营成本，不过也减少了设施的碳足迹，到明年就会收回成本。在2021年向NSF申请为期5年的续期拨款时，NOIRLab提议，将员工差旅减少至新冠疫情前水平的一半，并将因此省下的470万美元用于额外的节能设备。NSF同意了此项提议。乔根森表示，新的改变将使NOIRLab的碳排放量减少30%——从2019年的8 700吨CO2e降至2027年底的6 200吨CO2e。这一减少量相当于500户普通家庭一年的排放量。“每一件小事都有所助益，而且它们可以做到。”
洛斯阿拉莫斯国家实验室的竖式激波管用于湍流研究。在5.3米管的顶部注入六氟化硫，使其与空气混合。废物通过管塔左下方的软管排至环境。在2021财年，此类排放量约占实验室温室气体排放总量的16%。嵌入小图为激波穿过气体界面后发生混合的快照，颜色较深的气体是六氟化硫，较浅的则为空气
资助机构的力量
艾希霍恩等人都希望资助机构介入，并利用其影响力推动研究人员和单位减少温室气体排放。第一步工作：资助机构要求申请人估计他们研究计划的碳足迹。艾希霍恩指出，虽然全球越来越多高校和科研单位正在这样做，但由于缺少标准化，所以很难对其进行比较。兰内隆格表示：“当资助机构说，你必须估算自己工作的碳足迹时，每个申请人就都会照做。我还没有看到这类强制性的要求，但形势正朝那个方向发展。”
此外，资助机构也可奖励那些包含减排方式的提案。约翰逊建议，对践行可持续发展的单位予以表彰，或许是一种良好的激励措施。
另一方面，减少差旅也是重要的减排手段。有助于减少差旅的措施包括，限制科学家为申请拨款而作当面报告的次数，以线上方式开展资助相关工作和岗位面试同样会减少差旅，单位放宽参加会议的交通方式要求，并将碳预算纳入决策。
艾希霍恩判断，远程会议最多可减少98%的排放量。若依据与会者的出发地选定会议地，也能把会议的碳足迹减少20%。艾希霍恩说道：“科学界的减排需要创造力和文化变革。”
资料来源 Physics Today