減排新思路：固碳利用技術

李偉

2021年11月召開的聯合國氣候變化大會，再次彰顯了全球各國加強氣候合作的決心，碳減排、碳中和成為歲末年初的熱詞。固碳利用技術，指二氧化碳在生態系統中的固定和利用技術：以二氧化碳為主要原料制成產品。這是碳減排的一條重要途徑。

Air Company以二氧化碳為原料生產的伏特加

近日，俄羅斯《新聞晨報》報道了中國的兩項固碳利用技術。一是超臨界二氧化碳循環發電實驗機組完成72小時試運行，正式投產。整套機組的發電功率為5兆瓦。雖然功率不大，但它是目前世界上裝機容量最大的超臨界二氧化碳循環發電機組，其內部最高溫度可達600攝氏度，最大壓力可達20兆帕，堪比“即將噴發的火山”。

二氧化碳發電技術利用的是超臨界二氧化碳出色的流動性和熱傳導性。超臨界狀態的二氧化碳，其流動性超過水和水蒸氣，可將更多的熱能轉化為機械能。二氧化碳發電的技術原理，可以簡單地理解為把推動輪機的水蒸氣換成超臨界狀態的二氧化碳，利用高溫高壓的二氧化碳推動輪機的葉輪輸出機械能。

二氧化碳動力循環系統的優勢體現在幾個方面。首先是成本相對低廉;其次是在高溫環境中的狀態比較穩定，不易燃，對金屬的腐蝕性也較弱;最后是該系統兼具蒸汽和燃氣循環系統的優點。

俄媒關注的中國另一項固碳利用技術，是將煤炭、石油、天然氣等化石能源使用過程中產生的二氧化碳轉化為三嗪醇。生成1噸三嗪醇可消耗1噸二氧化碳。這是目前二氧化碳利用率和固定率較高的一種碳利用模式，在這個過程中消耗的能量也較少。二氧化碳一旦被以這種形式“封印”，便很難再進入大氣。

三嗪醇用途廣泛，主要可用于生產高分子材料。例如用三嗪醇可以合成高分子材料三嗪胺，比傳統的生產方法節省50%的原料。三嗪胺高分子材料的全球市場需求量達到千萬噸級，且將以每年10%左右的速度增長。

三嗪胺可應用于燃煤煙氣的脫硫、脫硝處理，無須進行廢水和煙氣二次處理。它還可用于生產漂白劑、殺菌劑等精細化工產品，中國國內的年市場需求量達到百萬噸級。

俄羅斯《新聞晨報》指出，目前俄羅斯正仿效中國，開展二氧化碳工業固定利用技術的研究，有實驗項目正在推進中，通過先進的工藝流程生產固體三嗪醇，其純度高于85%。如果實現大規模工業化應用，每年可有效轉化利用二氧化碳上億噸。

On Running公司開發的“低碳鞋”

據英國《新科學家》雜志報道，歐美各國的眾多科技公司也致力于開發固碳利用技術和產品。

在一個“倉庫實驗室”中，尼古拉斯·弗蘭德斯站在一個洗衣機大小的閃閃發光的金屬箱子前。箱子里是一種新型電解器，只需水和電力，它就能將二氧化碳轉化為合成燃料——一氧化碳和氫氣的混合物。氧氣是這一轉化過程中唯一的副產品。

弗蘭德斯是初創公司Twelve的聯合創始人兼首席執行官。這家公司以取代化石原料作為目標，以由金屬催化的碳轉化技術為基礎，開發“負碳”化學品、材料以及燃料，替代工業和供應鏈中的產品。2021年8月，Twelve公司的設備通過電解二氧化碳生產出了合成燃料。

Twelve是許多利用二氧化碳制造產品的公司之一。這些公司利用的二氧化碳，要么是從工業排放物中捕獲的，要么是直接從空氣中捕獲的。伏特加、人造鉆石和運動服等商品，混凝土、塑料、泡沫和碳纖維等工業材料，甚至食品，都可以用二氧化碳制造。為了減排，各低碳技術公司人員絞盡腦汁，在科技的助力下，把對二氧化碳的利用“玩”出了新花樣。

2021年9月上市的瑞士運動鞋品牌On Running意識到，要實現激進的“零排放”目標，就得重新考慮制鞋材料。該公司的愿景是，其所有制鞋材料擺脫以石油為基礎的資源，用捕獲的碳作為原料。2021年11月，該公司宣布與初創公司LanzaTech和化工制造商Borealis建立供應鏈聯盟。LanzaTech是碳技術行業的先驅，該公司使用一種發酵工藝，利用從工廠廢氣中收集的二氧化碳制造乙醇。Borealis是先進、循環和可再生塑料制品供應商，利用乙烯（乙醇可以轉化為乙烯）來制造泡沫材料。On Running希望在2022年推出第一雙完全由碳廢棄物制成的鞋子。該公司聯合創始人兼執行董事長卡斯帕·科佩蒂表示，第一款“低碳鞋”的制造成本約為100美元。

初創公司Air Company成立于2017年，銷售用二氧化碳制造的伏特加和香水，還生產用于應對新冠肺炎疫情的洗手液。Air Company使用水和太陽能發電設備，將捕獲的二氧化碳轉化為乙醇，生產出世界上第一種“負碳伏特加”。傳統的伏特加通過發酵富含淀粉的作物（例如小麥或土豆）制成。這個生產過程會產生大量二氧化碳。“負碳伏特加”僅由水和二氧化碳制成，其生產過程實際上消耗了空氣中的二氧化碳，也就是說，“碳痕跡為負”。據了解，生產1升伏特加可以消耗約450克二氧化碳。此外，Air Company還把目光投向燃料，利用二氧化碳制造合成燃料。

加拿大清潔能源技術公司CarbonCure是建材領域的巨頭，正在引領混凝土行業走向低碳的未來。該公司獲得“突破能源風險投資基金”（BEV）等投資方的支持，致力于解決混凝土的“碳利用”問題。憑借其突破性的二氧化碳轉化技術，這家公司開發出一種經濟的方法來減少混凝土制造過程中的碳排放。

CarbonCure的商業模式是將其技術授權給混凝土制造商。CarbonCure對北美各地的混凝土工廠進行了改造，將它們轉變為碳技術公司（二氧化碳由公司所在地區的廢物排放源提供）。其專利技術可將廢棄的二氧化碳注入混凝土材料中，以減少二氧化碳排放，并提高材料的強度。二氧化碳與潮濕的混凝土發生反應，迅速凝結成一種礦物，與石灰巖的成分相同。這種混凝土的成本效益和性能都更高，對環境的影響也更小。這種混凝土制造方法能夠將水泥的使用量減少約5%。

機械工程專家、“全球管理二氧化碳倡議”項目負責人沃爾克·西克表示：“扔掉有價值的資源是一種浪費。碳的美妙之處在于，你可以用它制造很多不同的東西。”他和許多二氧化碳再利用的倡導者都認為，人們更應該考慮的不是擺脫對化石燃料的依賴，而是通過可持續的方式利用化石燃料。“固碳利用技術的低成本化，是從根本上實現碳減排的方式。”這不僅有助于緩解氣候變化，還能提供人們需要的碳基產品。

不過，固碳利用技術也引發了一些爭議。環保運動組織“地球之友”的負責人邁克·蔡爾茲表示，創新在遏制氣候變化方面的確發揮了一定的作用，但這些“腦洞技術”是否能夠實現大規模應用還是個未知數。“這可能是對人類和地球的一場豪賭。”他認為：“從源頭上減少碳排放才是阻止全球變暖的最佳和最經濟的方式。”

編輯：姚志剛? winter-yao@163.com