科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣

在美國加利福尼亞州伯克利的一個(gè)倉庫實(shí)驗(yàn)室里，尼古拉斯·弗蘭德斯站在一個(gè)洗衣機(jī)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(zhuǎn)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(zhí)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(biāo)，以專有的由金屬催化的碳轉(zhuǎn)化技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)展出“CO2制造”（CO2Made）系列負(fù)碳化學(xué)品、材料以及碳中性燃料，替代工業(yè)和供應(yīng)鏈中的石化產(chǎn)品。今年8月，Twelve公司的中試設(shè)備通過電解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(yùn)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(zhuǎn)化為泡沫鞋底

今年9月上市的瑞士運(yùn)動(dòng)跑鞋品牌On Running意識(shí)到，如果要實(shí)現(xiàn)激進(jìn)的凈零目標(biāo)，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(chǔ)的資源，而使用捕獲的碳作為原料。

瑞士運(yùn)動(dòng)跑鞋品牌On Running發(fā)布了一種用于跑鞋的新型高性能泡沫材料，以碳排放為原料制成。圖為制作過程。

圖片來源：On Running官網(wǎng)

11月，該公司宣布計(jì)劃與美國初創(chuàng)公司LanzaTech和化工制造商Borealis建立供應(yīng)鏈聯(lián)盟。LanzaTech是碳技術(shù)行業(yè)的先驅(qū)，該公司使用一種發(fā)酵工藝，可利用工廠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(yīng)商，利用聚乙烯（乙醇可以轉(zhuǎn)化為乙烯）來制造泡沫材料。

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(zhí)行聯(lián)席董事長卡斯帕·科佩蒂表示，第一雙鞋的制造成本約為100萬美元。但最終，當(dāng)被證明可行并擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，這雙鞋的價(jià)格應(yīng)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，它使用水和太陽能發(fā)電設(shè)備，將捕獲的CO2轉(zhuǎn)化為乙醇，生產(chǎn)出世界上第一個(gè)“負(fù)碳伏特加酒”。

使用獲得專利的蒸餾系統(tǒng)，Air Company公司將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為乙醇，生產(chǎn)出伏特加酒。

圖片來源：英國《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道

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

此外，Air Company還把目標(biāo)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，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(hào)是“空氣制成的肉”，其采用發(fā)酵工藝，將空氣中的元素轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)成分，生產(chǎn)過程無需使用耕地，對氣候也無任何要求，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則專注于開發(fā)低碳動(dòng)物飼料。他們的技術(shù)是將工業(yè)排放的CO2轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的化學(xué)品。通過使用氫氣作為能源的專有氣體發(fā)酵過程，將CO2轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白質(zhì)，用于動(dòng)物飼料。

Deep Branch公司用回收的CO2制成的ProtonTM單細(xì)胞蛋白。

圖片來源：英國《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站相關(guān)報(bào)道利用CO2、水和可再生電力以及氨和營養(yǎng)物質(zhì)，Solar Foods公司就能制造出富含單細(xì)胞蛋白質(zhì)的食物Solein。他們只使用空氣和電力就能通過發(fā)酵使一種微生物生長。與傳統(tǒng)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(zhǔn)，Solar Foods公司已將其提交給歐洲和英國的食品監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

會(huì)“吃”CO2的混凝土：環(huán)境與經(jīng)濟(jì)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(qū)之一，正在引領(lǐng)混凝土行業(yè)走向低碳的未來。該公司獲得了比爾·蓋茨的“突破能源風(fēng)險(xiǎn)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題。憑借其突破性的CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)，這家公司已經(jīng)開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)的方法來減少混凝土制造過程中的碳排放。

CarbonCure的商業(yè)模式是將其技術(shù)授權(quán)給混凝土制造商。CarbonCure對北美各地現(xiàn)有的混凝土廠進(jìn)行改造，將他們轉(zhuǎn)變?yōu)樘技夹g(shù)公司（CO2由公司所在地區(qū)的廢物排放源提供）。其專利技術(shù)可在制造過程中將廢棄的CO2注入混凝土混合料中，以減少CO2排放并提高強(qiáng)度。注入的CO2與潮濕的混凝土發(fā)生反應(yīng)，迅速成為一種永久性礦物，與石灰?guī)r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。

這意味著制造混凝土需要更少的水泥。大多數(shù)混凝土能夠?qū)⑺嗪拷档图s5%，而添加CO2也增強(qiáng)了最終材料的強(qiáng)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(jī)械工程教授、全球CO2倡議負(fù)責(zé)人沃爾克·西克說：“扔掉一種有價(jià)值的資源幾乎是一種罪過?！薄疤嫉拿烂钪幵谟谀憧梢灾圃旌芏嗖煌臇|西?！?/p>

CO2利用的倡導(dǎo)者們認(rèn)為，擺脫化石燃料的過渡是必須的。但是，如果人們希望過上可持續(xù)的生活，就需要找到新方法來生產(chǎn)依賴化石燃料的產(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(yuǎn)需要的碳基產(chǎn)品。

不過，對碳的利用仍有爭議。環(huán)保運(yùn)動(dòng)組織“地球之友”的政策負(fù)責(zé)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(shè)想的大規(guī)模應(yīng)用上“未經(jīng)證實(shí)”，因此是對人類生命和地球的“一場豪賭”。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。”

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