作者丨邱曉芬、編輯丨喬芊
讓地球環(huán)境升溫的罪魁禍?zhǔn)锥趸?，有沒(méi)有可能變廢為寶？
答案是肯定的。這次，馬斯克開了腦洞。
12月中旬，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（Space X）創(chuàng)始人馬斯克就宣布啟動(dòng)一項(xiàng)從大氣中分離二氧化碳、并將其轉(zhuǎn)化為火箭燃料的計(jì)劃。
當(dāng)然這項(xiàng)計(jì)劃或許并不一定是出于環(huán)境意識(shí)考慮，更多是商業(yè)敏感性的驅(qū)動(dòng)——SpaceX發(fā)射火箭所要到達(dá)的火星，是一顆大氣中充斥著二氧化碳的星球，如果這項(xiàng)技術(shù)真的能成立，那也能就地取材解決掉最關(guān)鍵的燃料問(wèn)題。
這已經(jīng)不是馬斯克首次對(duì)二氧化碳改造術(shù)表露興趣。在今年更早的時(shí)候，馬斯克已經(jīng)啟動(dòng)了一個(gè)專項(xiàng)基金，往里砸了8億元獎(jiǎng)金?；ㄥX買想法的馬斯克，已經(jīng)把獎(jiǎng)金中的四千萬(wàn)分散頒給了多個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)。
環(huán)保先鋒比爾蓋茨，反思起來(lái)更樸素直接。在2020年開始，比爾蓋茨已經(jīng)向一家能夠從空中吸收二氧化碳的公司購(gòu)買一定的碳抵消量，用于抵消掉一家大小時(shí)常乘坐私人飛機(jī)出行時(shí)的高額燃油碳排放。
不管是商業(yè)考量還是個(gè)人環(huán)保意識(shí)覺醒，二氧化碳溫室氣體令氣候變暖已經(jīng)無(wú)需贅述。如何控制住二氧化碳的排放，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，是一個(gè)需要反復(fù)拷問(wèn)的議題。
但想要魚與熊掌兼得的人們，很早就發(fā)揮智慧，開始嘗試“改造”二氧化碳。從空氣當(dāng)中吸收、運(yùn)輸、封存、利用，這也就是常說(shuō)的“CCUS技術(shù)”。
把眼光拉回國(guó)內(nèi)。在雙碳之后，作為碳中和的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)的碳補(bǔ)集項(xiàng)目今年以來(lái)正在如火如荼落地。
不久前，國(guó)家能源集團(tuán)江蘇泰州電廠剛宣布將建成國(guó)內(nèi)火電領(lǐng)域規(guī)模最大的二氧化碳補(bǔ)集示范建設(shè)裝置，收集的二氧化碳多達(dá)50萬(wàn)噸。有統(tǒng)計(jì)顯示，今年以來(lái)，國(guó)內(nèi)已公布的CCUS設(shè)施建設(shè)計(jì)劃超過(guò)了100個(gè)。
今年以來(lái)CCUS技術(shù)重新走到臺(tái)前，證明了這作為一種最直接有效的降碳方式，正在重新被得到重視。但現(xiàn)階段無(wú)可否認(rèn)的是，這依舊還是一項(xiàng)身處搖籃、并且在爭(zhēng)議中匍匐前進(jìn)的技術(shù)。
收集二氧化碳的方式目前一般是用胺液，或者膜分離法。二氧化碳如何收集，是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，但如何消納，則是一個(gè)更復(fù)雜的市場(chǎng)問(wèn)題。
一個(gè)并不罕見的現(xiàn)象是，部分二氧化碳捕集裝置在建成后便陷入停用狀態(tài)，就算真的形成示范項(xiàng)目落地，也很難談得上賺錢。
行業(yè)對(duì)二氧化碳的充分消納利用，探索的時(shí)間比想象中更早。
早在上世紀(jì)的20年代，美國(guó)的天然氣儲(chǔ)氣層開發(fā)已經(jīng)用到了二氧化碳。又過(guò)了50年，到了上世紀(jì)70年代，一些美國(guó)的油田開始利用二氧化碳去提高油田的采收率。
具體而言，在油田中注入二氧化碳，這部分二氧化碳由于在原油中發(fā)生混相，使得油的體積膨脹，擠出的原油也就更多。在連通器效應(yīng)下，一端出油，另一端所充入的二氧化碳也被順理成章封存在了油田當(dāng)中。
這看起來(lái)是一項(xiàng)又能多采油、又能封存溫室氣體的巧思，因此也成為了二氧化碳被收集之后，應(yīng)用最廣的一種方式。
二氧化碳封存示意圖
驅(qū)油雖好，科學(xué)家們也沒(méi)有放棄尋找更合適安放這些二氧化碳的地方——畢竟地殼底部本來(lái)就有二氧化碳的存在，這種封存方式都很保證完全杜絕逸散問(wèn)題，因?yàn)橛吞?，地殼和咸水層本身都不是一個(gè)完全密不透風(fēng)的封閉體系。
不管是用二氧化碳驅(qū)油、驅(qū)替煤層氣，還是轉(zhuǎn)用咸水層封存，這幾種目前的常見選項(xiàng)只是簡(jiǎn)單把碳存了起來(lái)，而二氧化碳還是二氧化碳。
如何更高效利用二氧化碳，是橫在有“碳價(jià)天花板”之稱的CCUS技術(shù)推廣面前一項(xiàng)最大的問(wèn)題。
行業(yè)并沒(méi)有放棄思考，思考之余，包括馬斯克在內(nèi)，CCUS領(lǐng)域的資本今年開始正在逐步到位。
一直被詬病環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)的貝索斯，今年早些時(shí)候，他的亞馬遜氣候促進(jìn)基金就投資了一家二氧化碳封存公司（CarbonCure Technologies），主要研究如何在新型建筑材料領(lǐng)域發(fā)揮作用；
沒(méi)過(guò)多久，機(jī)構(gòu)淡馬錫也領(lǐng)投參與了加拿大一家固體吸附劑技術(shù)開發(fā)商“Svante”的D輪7500萬(wàn)美元融資，致力于思考如何進(jìn)行水泥行業(yè)減排；另外，汽車公司雪佛龍也投資了一家研究將二氧化碳制造成為碳酸鹽聚合物的公司；在國(guó)內(nèi)，36氪數(shù)日前也報(bào)道了由紅杉中國(guó)種子基金領(lǐng)投的“碳能科技”。
如何放大二氧化碳的價(jià)值？還沒(méi)有一個(gè)明確統(tǒng)一的答案。
但好消息是，今年以來(lái)，行業(yè)里面涌現(xiàn)了各式各樣的嘗試。
其中一項(xiàng)比較有意思的探索是，用二氧化碳合成淀粉。淀粉是目前人類糧食的主要組成部分，同時(shí)也是一種關(guān)鍵的工業(yè)原料，但一般而言，淀粉一般需要依靠植物光合作用產(chǎn)生。
不久前，來(lái)自天津工業(yè)生物所的消息是，科研人員構(gòu)建了一種將二氧化碳、以及電解后產(chǎn)生的氫氣，合成淀粉（分子式為(C6H10O5)n）的人工路線。
天津工業(yè)生物所副研究員蔡韜在新華社的報(bào)道里提到，人工創(chuàng)造淀粉的意義在于更加高效。實(shí)驗(yàn)室初步測(cè)試顯示，人工速率是自然速率的8.5倍，如果在能量供給充足的情況下，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器年產(chǎn)淀粉量，就相當(dāng)于國(guó)內(nèi)5畝玉米地年產(chǎn)淀粉量。
也就是說(shuō)，以后不用騰太多地、浪費(fèi)太多水資源去種農(nóng)作物，在實(shí)驗(yàn)室一方小小飛培養(yǎng)皿上就可以有源源不斷的淀粉。而更性感的是，人工合成淀粉的中間產(chǎn)品，還可以發(fā)酵生產(chǎn)醇/酸/酮等等平臺(tái)化合物，用于生產(chǎn)塑料、橡膠這些高附加值產(chǎn)品。
和馬斯克的思路一致，寶馬和奧迪這些車企大力選擇的改造二氧化碳路線是，把它做成燃料。奧迪還給這種燃料起了一個(gè)頗有新意的名字，“電子柴油”。
奧迪此前發(fā)布的示意圖可以看出，可以通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣，這部分氫氣與二氧化碳在一定的催化作用下結(jié)合成碳?xì)浠衔铮俜蛛x出來(lái)，用于生產(chǎn)合成柴油燃料，以及能被化妝品和化學(xué)工業(yè)使用的蠟質(zhì)。
奧迪電子柴油示意圖
燃料、淀粉還是蠟質(zhì)，這些都是含碳含氫的化合物。單從元素來(lái)看，二氧化碳都能有這種進(jìn)行化學(xué)性改造的可能。
目前的另一種思路是，用二氧化碳的物理屬性發(fā)電，也就是用一定條件下的超臨界二氧化碳，代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱力發(fā)電過(guò)程中的水蒸氣，去驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
12月8日，中國(guó)華能集團(tuán)有限公司就正式宣布，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)建造的首座大型二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組完成72小時(shí)試運(yùn)行，在西安華能試驗(yàn)基地正式投運(yùn)。根據(jù)央視的報(bào)道，相比傳統(tǒng)蒸汽發(fā)電，二氧化碳發(fā)電的優(yōu)勢(shì)是體積小、效率高并且污染小。
不過(guò)，目前二氧化碳造淀粉、燃料、蠟質(zhì)和發(fā)電，都還是一個(gè)設(shè)想階段。想象很美好，現(xiàn)實(shí)很骨感，實(shí)際落地還需要克服層層技術(shù)和設(shè)備阻礙。
但這些發(fā)散性思維并非沒(méi)有價(jià)值，在CCUS技術(shù)當(dāng)中，碳的補(bǔ)集是幾個(gè)環(huán)節(jié)中成本較大，且目前國(guó)內(nèi)技術(shù)突破薄弱的一環(huán)，如果下游能有更有比封存更有新意的二氧化碳應(yīng)用場(chǎng)景，能夠創(chuàng)造出更高附加值的產(chǎn)品，那么二氧化碳才能真正有正向經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)上游產(chǎn)生更多的技術(shù)突破。
從這種角度來(lái)看，圍繞二氧化碳改造的思路多多益善。
不過(guò)，一直以來(lái)，碳補(bǔ)集和應(yīng)用技術(shù)沒(méi)有快速發(fā)展，也是因?yàn)樾袠I(yè)中存在著一種隱憂。
有行業(yè)人士向36氪表示，如果未來(lái)直接從工業(yè)領(lǐng)域吸取二氧化碳不再昂貴，那么是否還有繼續(xù)發(fā)展零碳清潔能源的必要，或者說(shuō)，這是否讓清潔能源的研發(fā)產(chǎn)生懶惰心理？
這種基于人性的猜測(cè)不是空穴來(lái)風(fēng)。但一種更合適的立場(chǎng)是，兩者并不是一種對(duì)立關(guān)系——CCUS更像是一項(xiàng)能為人類工業(yè)大量排碳兜底的技術(shù)，是一項(xiàng)“打破玻璃”后的緊急手段。
在一些絕對(duì)無(wú)法杜絕產(chǎn)生二氧化碳的工業(yè)場(chǎng)景，要實(shí)現(xiàn)零碳基本只能靠CCUS。有研究報(bào)告顯示，國(guó)際能源署曾預(yù)測(cè)，到2050年全球鋼鐵、水泥行業(yè)仍然剩余約34%、48%的碳排放量，因此，CCUS技術(shù)的意義就此體現(xiàn)。
另外，有行業(yè)人士向36氪分析，以船運(yùn)場(chǎng)景為例，2023年相關(guān)的組織機(jī)構(gòu)已做出船只限制碳排放的規(guī)定，而顯然，在所有船只順利切換清潔能源之前，含碳能源的使用并無(wú)法避免。
因此，CCUS可以充當(dāng)一種清潔能源普及前的一種過(guò)渡方案。而有研究也表明，到2050年，化石能源仍占國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)比例的10%—15%，火電加裝CCUS搭配使用，會(huì)是未來(lái)一種協(xié)調(diào)多種電力構(gòu)成的一項(xiàng)技術(shù)手段。
北京理工大學(xué)副校長(zhǎng)魏一鳴在一次采訪中，就幫CCUS擺正了位置。
他概括了未來(lái)CCUS將扮演幾個(gè)重要角色：這是碳中和下剩余化石能源凈零排放的選擇；是火電行業(yè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)手段；
是鋼鐵水泥等減排難度大的行業(yè)凈零排放為數(shù)不多的方案；也是未來(lái)能源體系和化工工藝流程提供綠碳的主要來(lái)源；CCUS與新能源耦合的負(fù)排放技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳中和的托底技術(shù)保障。
在多個(gè)場(chǎng)合，他也提到了研發(fā)CCUS的緊迫之處——如果不盡快加速CCUS技術(shù)商業(yè)化，導(dǎo)致大規(guī)模技術(shù)推廣滯后，將錯(cuò)失低成本發(fā)展機(jī)會(huì)，額外付出1000億-3000億美元的代價(jià)，減緩氣候變化的成本平均將升高138%。
從第二次工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)提速和碳排增長(zhǎng)兩者之間還沒(méi)有脫扣——有數(shù)據(jù)表明，第二次工業(yè)革命帶來(lái)第二產(chǎn)業(yè)快速崛起的同時(shí)，隨之而來(lái)的是，溫度至今已經(jīng)升高了1.5℃，而人類可以承受的極限是2℃。
而2℃對(duì)于所有沿海城市來(lái)說(shuō)都是一場(chǎng)浩劫，屆時(shí)，上海，馬爾代夫都會(huì)浸入水中。對(duì)于二氧化碳的改造術(shù)，是人類一次偉大而堅(jiān)決的冒險(xiǎn)行動(dòng)。
