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    凭“空”制造,碳利用“玩”出新花样|科技创新世界潮

    在美国加利福尼亚州伯克利的一个仓库实验室里,尼古拉斯·弗兰德斯站在一个洗衣机大小的闪闪发光的金属箱子前,箱子里有一种新型电解器,只需水和可再生电力,它就能将二氧化碳(CO2)转化为合成气——一种一氧化碳和氢气的混合物,可制成一系列化石燃料制品。氧气是这一过程的唯一副产品。

    弗兰德斯是一家初创公司Twelve的联合创始人兼首席执行官。这家公司成立于2015年,以取代化石原料作为发展目标,以专有的由金属催化的碳转化技术为基础,发展出“CO2制造”(CO2Made)系列负碳化学品、材料以及碳中性燃料,替代工业和供应链中的石化产品。今年8月,Twelve公司的中试设备通过电解CO2生产出世界上第一个碳中性的喷气燃料。

    Twelve是许多开始利用CO2制造产品的公司之一,这些CO2要么是从工业排放中捕获的,要么是直接从空气中捕获的。伏特加、钻石和运动服等高端商品,混凝土、塑料、泡沫和碳纤维等工业材料,甚至食品,都开始用CO2制造。为了减排,各家低碳技术公司绞尽脑汁,在科技的帮助下,把对CO2的利用“玩”出了新花样。

    把工业废气“踩”在脚下:碳排放转化为泡沫鞋底

    今年9月上市的瑞士运动跑鞋品牌On Running意识到,如果要实现激进的净零目标,就需要重新考虑制鞋材料。该公司的愿景是,其所有鞋底泡沫材料将摆脱以石油为基础的资源,而使用捕获的碳作为原料。


    瑞士运动跑鞋品牌On Running发布了一种用于跑鞋的新型高性能泡沫材料,以碳排放为原料制成。图为制作过程。

    图片来源:On Running官网

    11月,该公司宣布计划与美国初创公司LanzaTech和化工制造商Borealis建立供应链联盟。LanzaTech是碳技术行业的先驱,该公司使用一种发酵工艺,可利用工厂废气中收集的一氧化碳制造乙醇。Borealis是先进、循环和可再生塑料解决方案的供应商,利用聚乙烯(乙醇可以转化为乙烯)来制造泡沫材料。

    On Running希望在明年推出第一双完全由碳废弃物制成的鞋子。该公司联合创始人兼执行联席董事长卡斯帕·科佩蒂表示,第一双鞋的制造成本约为100万美元。但最终,当被证明可行并扩大生产规模时,这双鞋的价格应该不会比普通鞋子高多少。

    凭“空”制造伏特加:一升酒去除一磅CO2

    总部位于纽约的初创公司Air Company成立于2017年,销售用CO2制造的伏特加和香水,疫情期间还生产了洗手液。和Twelve公司一样,它使用水和太阳能发电设备,将捕获的CO2转化为乙醇,生产出世界上第一个“负碳伏特加酒”。


    使用获得专利的蒸馏系统,Air Company公司将大气中的CO2转化为乙醇,生产出伏特加酒。

    图片来源:英国《卫报》网站相关报道

    传统的伏特加酒通过发酵富含淀粉的谷物(例如小麦或土豆)制成,该过程会产生约13磅的温室气体,而负碳伏特加酒仅由水和CO2制成,其生产过程实际上从空气中去除了CO2,也就是说,其碳足迹为负值。据了解,1升伏特加可以去除1磅CO2。

    此外,Air Company还把目标瞄向了喷气燃料,使喷气燃料也可以用乙醇生产。

    CO2“变身”食物:空气蛋白低碳减排

    很难想象蛋白质形式的食品可以从CO2中大量生产出来,但这正是另一批碳技术公司正在研究的。
    美国的Air Protein公司的口号是“空气制成的肉”,其采用发酵工艺,将空气中的元素转化为营养成分,生产过程无需使用耕地,对气候也无任何要求,只使用空气便可制成可食用蛋白质。
    成立于英国的初创公司Deep Branch则专注于开发低碳动物饲料。他们的技术是将工业排放的CO2转化为高价值的化学品。通过使用氢气作为能源的专有气体发酵过程,将CO2转化为单细胞蛋白质,用于动物饲料。

    Deep Branch公司用回收的CO2制成的ProtonTM单细胞蛋白。

    图片来源:英国《卫报》网站相关报道
    利用CO2、水和可再生电力以及氨和营养物质,Solar Foods公司就能制造出富含单细胞蛋白质的食物Solein。他们只使用空气和电力就能通过发酵使一种微生物生长。与传统的蛋白质生产不同,生产1公斤Solein只需要空气中的一小部分水。它可以替代加工食品中的豌豆和大豆分离蛋白,甚至可以用作饲料。经过加热和加压处理,它就像一块牛排或豆腐一样可以被食用。2公斤的CO2就可制作1公斤的产品。目前,为获得新的食品批准,Solar Foods公司已将其提交给欧洲和英国的食品监管机构。

    会“吃”CO2的混凝土:环境与经济效益齐飞

    成立于2012年的加拿大清洁技术公司CarbonCure是建材领域的先驱之一,正在引领混凝土行业走向低碳的未来。该公司获得了比尔·盖茨的“突破能源风险投资基金”(BEV)等投资者的支持,致力于解决混凝土的碳足迹的问题。凭借其突破性的CO2转化技术,这家公司已经开发出一种经济的方法来减少混凝土制造过程中的碳排放。

    CarbonCure的商业模式是将其技术授权给混凝土制造商。CarbonCure对北美各地现有的混凝土厂进行改造,将他们转变为碳技术公司(CO2由公司所在地区的废物排放源提供)。其专利技术可在制造过程中将废弃的CO2注入混凝土混合料中,以减少CO2排放并提高强度。注入的CO2与潮湿的混凝土发生反应,迅速成为一种永久性矿物,与石灰岩的矿物成分相同。这种混凝土成本效益和性能都更高,环境影响也更小。

    这意味着制造混凝土需要更少的水泥。大多数混凝土能够将水泥含量降低约5%,而添加CO2也增强了最终材料的强度。

    碳利用仍存争议从源头遏制CO2排放是根本

    密歇根大学机械工程教授、全球CO2倡议负责人沃尔克·西克说:“扔掉一种有价值的资源几乎是一种罪过。”“碳的美妙之处在于你可以制造很多不同的东西。”

    CO2利用的倡导者们认为,摆脱化石燃料的过渡是必须的。但是,如果人们希望过上可持续的生活,就需要找到新方法来生产依赖化石燃料的产品。这一行业不仅有助于缓解气候变化,还能提供人们永远需要的碳基产品。

    不过,对碳的利用仍有争议。环保运动组织“地球之友”的政策负责人迈克·蔡尔兹表示,创新在遏制气候变化方面发挥了作用,但这种“脑洞技术”在设想的大规模应用上“未经证实”,因此是对人类生命和地球的“一场豪赌”。他表示:“从源头降低排放是限制全球变暖最好、最廉价的方式。”

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