科技對CO2利用“玩”出新花樣 碳排放轉化為泡沫鞋底

在美國加利福尼亞州伯克利的一個(gè)倉庫實(shí)驗室里，尼古拉斯·弗蘭德斯站在一個(gè)洗衣機大小的閃閃發(fā)光的金屬箱子前，箱子里有一種新型電解器，只需水和可再生電力，它就能將二氧化碳(CO2)轉化為合成氣——一種一氧化碳和氫氣的混合物，可制成一系列化石燃料制品。氧氣是這一過(guò)程的唯一副產(chǎn)品。

弗蘭德斯是一家初創(chuàng )公司Twelve的聯(lián)合創(chuàng )始人兼首席執行官。這家公司成立于2015年，以取代化石原料作為發(fā)展目標，以專(zhuān)有的由金屬催化的碳轉化技術(shù)為基礎，發(fā)展出“CO2制造”(CO2Made)系列負碳化學(xué)品、材料以及碳中性燃料，替代工業(yè)和供應鏈中的石化產(chǎn)品。今年8月，Twelve公司的中試設備通過(guò)電解CO2生產(chǎn)出世界上第一個(gè)碳中性的噴氣燃料。

Twelve是許多開(kāi)始利用CO2制造產(chǎn)品的公司之一，這些CO2要么是從工業(yè)排放中捕獲的，要么是直接從空氣中捕獲的。伏特加、鉆石和運動(dòng)服等高端商品，混凝土、塑料、泡沫和碳纖維等工業(yè)材料，甚至食品，都開(kāi)始用CO2制造。為了減排，各家低碳技術(shù)公司絞盡腦汁，在科技的幫助下，把對CO2的利用“玩”出了新花樣。

把工業(yè)廢氣“踩”在腳下：碳排放轉化為泡沫鞋底

今年9月上市的瑞士運動(dòng)跑鞋品牌On Running意識到，如果要實(shí)現激進(jìn)的凈零目標，就需要重新考慮制鞋材料。該公司的愿景是，其所有鞋底泡沫材料將擺脫以石油為基礎的資源，而使用捕獲的碳作為原料。

11月，該公司宣布計劃與美國初創(chuàng )公司LanzaTech和化工制造商Borealis建立供應鏈聯(lián)盟。LanzaTech是碳技術(shù)行業(yè)的先驅?zhuān)摴臼褂靡环N發(fā)酵工藝，可利用工廠(chǎng)廢氣中收集的一氧化碳制造乙醇。Borealis是先進(jìn)、循環(huán)和可再生塑料解決方案的供應商，利用聚乙烯(乙醇可以轉化為乙烯)來(lái)制造泡沫材料。

On Running希望在明年推出第一雙完全由碳廢棄物制成的鞋子。該公司聯(lián)合創(chuàng )始人兼執行聯(lián)席董事長(cháng)卡斯帕·科佩蒂表示，第一雙鞋的制造成本約為100萬(wàn)美元。但最終，當被證明可行并擴大生產(chǎn)規模時(shí)，這雙鞋的價(jià)格應該不會(huì )比普通鞋子高多少。

憑“空”制造伏特加：一升酒去除一磅CO2

總部位于紐約的初創(chuàng )公司Air Company成立于2017年，銷(xiāo)售用CO2制造的伏特加和香水，疫情期間還生產(chǎn)了洗手液。和Twelve公司一樣，它使用水和太陽(yáng)能發(fā)電設備，將捕獲的CO2轉化為乙醇，生產(chǎn)出世界上第一個(gè)“負碳伏特加酒”。

傳統的伏特加酒通過(guò)發(fā)酵富含淀粉的谷物(例如小麥或土豆)制成，該過(guò)程會(huì )產(chǎn)生約13磅的溫室氣體，而負碳伏特加酒僅由水和CO2制成，其生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際上從空氣中去除了CO2，也就是說(shuō)，其碳足跡為負值。據了解，1升伏特加可以去除1磅CO2。

此外，Air Company還把目標瞄向了噴氣燃料，使噴氣燃料也可以用乙醇生產(chǎn)。

CO2“變身”食物：空氣蛋白低碳減排

很難想象蛋白質(zhì)形式的食品可以從CO2中大量生產(chǎn)出來(lái)，但這正是另一批碳技術(shù)公司正在研究的。

美國的Air Protein公司的口號是“空氣制成的肉”，其采用發(fā)酵工藝，將空氣中的元素轉化為營(yíng)養成分，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需使用耕地，對氣候也無(wú)任何要求，只使用空氣便可制成可食用蛋白質(zhì)。

成立于英國的初創(chuàng )公司Deep Branch則專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)低碳動(dòng)物飼料。他們的技術(shù)是將工業(yè)排放的CO2轉化為高價(jià)值的化學(xué)品。通過(guò)使用氫氣作為能源的專(zhuān)有氣體發(fā)酵過(guò)程，將CO2轉化為單細胞蛋白質(zhì)，用于動(dòng)物飼料。

利用CO2、水和可再生電力以及氨和營(yíng)養物質(zhì)，Solar Foods公司就能制造出富含單細胞蛋白質(zhì)的食物Solein。他們只使用空氣和電力就能通過(guò)發(fā)酵使一種微生物生長(cháng)。與傳統的蛋白質(zhì)生產(chǎn)不同，生產(chǎn)1公斤Solein只需要空氣中的一小部分水。它可以替代加工食品中的豌豆和大豆分離蛋白，甚至可以用作飼料。經(jīng)過(guò)加熱和加壓處理，它就像一塊牛排或豆腐一樣可以被食用。2公斤的CO2就可制作1公斤的產(chǎn)品。目前，為獲得新的食品批準，Solar Foods公司已將其提交給歐洲和英國的食品監管機構。

會(huì )“吃”CO2的混凝土：環(huán)境與經(jīng)濟效益齊飛

成立于2012年的加拿大清潔技術(shù)公司CarbonCure是建材領(lǐng)域的先驅之一，正在引領(lǐng)混凝土行業(yè)走向低碳的未來(lái)。該公司獲得了比爾·蓋茨的“突破能源風(fēng)險投資基金”(BEV)等投資者的支持，致力于解決混凝土的碳足跡的問(wèn)題。憑借其突破性的CO2轉化技術(shù)，這家公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種經(jīng)濟的方法來(lái)減少混凝土制造過(guò)程中的碳排放。

CarbonCure的商業(yè)模式是將其技術(shù)授權給混凝土制造商。CarbonCure對北美各地現有的混凝土廠(chǎng)進(jìn)行改造，將他們轉變?yōu)樘技夹g(shù)公司(CO2由公司所在地區的廢物排放源提供)。其專(zhuān)利技術(shù)可在制造過(guò)程中將廢棄的CO2注入混凝土混合料中，以減少CO2排放并提高強度。注入的CO2與潮濕的混凝土發(fā)生反應，迅速成為一種永久性礦物，與石灰巖的礦物成分相同。這種混凝土成本效益和性能都更高，環(huán)境影響也更小。

這意味著(zhù)制造混凝土需要更少的水泥。大多數混凝土能夠將水泥含量降低約5%，而添加CO2也增強了最終材料的強度。

碳利用仍存爭議 從源頭遏制CO2排放是根本

密歇根大學(xué)機械工程教授、全球CO2倡議負責人沃爾克·西克說(shuō)：“扔掉一種有價(jià)值的資源幾乎是一種罪過(guò)。”“碳的美妙之處在于你可以制造很多不同的東西。”

CO2利用的倡導者們認為，擺脫化石燃料的過(guò)渡是必須的。但是，如果人們希望過(guò)上可持續的生活，就需要找到新方法來(lái)生產(chǎn)依賴(lài)化石燃料的產(chǎn)品。這一行業(yè)不僅有助于緩解氣候變化，還能提供人們永遠需要的碳基產(chǎn)品。

不過(guò)，對碳的利用仍有爭議。環(huán)保運動(dòng)組織“地球之友”的政策負責人邁克·蔡爾茲表示，創(chuàng )新在遏制氣候變化方面發(fā)揮了作用，但這種“腦洞技術(shù)”在設想的大規模應用上“未經(jīng)證實(shí)”，因此是對人類(lèi)生命和地球的“一場(chǎng)豪賭”。他表示：“從源頭降低排放是限制全球變暖最好、最廉價(jià)的方式。”(科技日報實(shí)習記者 張佳欣)

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