碳捕集的『吃貨版』應(yīng)用

整理｜離咲

2021年年初，我國(guó)提出要在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的總體目標(biāo)。在這樣的背景下，如何開(kāi)發(fā)更多的碳減排項(xiàng)目，成為很多企業(yè)的課題，這其中就不得不碳捕集技術(shù)。這一技術(shù)是把發(fā)電和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳，或是空氣中的二氧化碳進(jìn)行捕集之后，對(duì)其進(jìn)行再利用或永久封存，以此實(shí)現(xiàn)碳減排的過(guò)?程。

除了運(yùn)用到工業(yè)之外，關(guān)于碳捕集的創(chuàng)新案例和實(shí)驗(yàn)室成果也為民眾帶來(lái)了啟發(fā)。在此，編者為大家特意收集了一些腦洞大開(kāi)的碳捕集的“吃貨版”應(yīng)用。

二氧化碳變身11億罐可樂(lè)

2021年，我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)碳捕集、利用與封存項(xiàng)目在山東啟動(dòng)建設(shè)。

在山東的齊魯石化，工作人員通過(guò)低溫和高壓技術(shù)，回收煤制氣裝置尾氣中的二氧化碳，這也就是完成了碳的捕集。而回收后的液態(tài)二氧化碳純度達(dá)到99%以上，都被輸送到勝利油田。而在勝利油田，工作人員將齊魯石化捕集的二氧化碳注入到油井，這也是碳利用與封存的環(huán)節(jié)，可以提升油井的產(chǎn)量。每100萬(wàn)噸二氧化碳實(shí)現(xiàn)地下封存，就相當(dāng)于植樹(shù)近900萬(wàn)棵，近60萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)1年，同時(shí)保障國(guó)家能源安全。

研究表明，我國(guó)未來(lái)有近10億多噸碳排放量要依靠碳捕集利用封存來(lái)實(shí)現(xiàn)碳中和，其中在能源、化工、新材料等多個(gè)領(lǐng)域都有開(kāi)發(fā)前景。根據(jù)2021年7月中央電視臺(tái)經(jīng)濟(jì)頻道報(bào)道。

上海石化化工部乙二醇聯(lián)合裝置的副產(chǎn)物中有大量二氧化碳。通過(guò)碳捕捉將廢棄的二氧化碳收集起來(lái)，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純加工，獲得純度超過(guò)99.99%的食品級(jí)二氧化碳。這些二氧化碳繼而會(huì)出現(xiàn)在可口可樂(lè)上海工廠的流水線上，并最終伴隨著一瓶瓶可樂(lè)到達(dá)消費(fèi)者手中?？煽诳蓸?lè)上海工廠每年向上海石化采購(gòu)約1萬(wàn)噸食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品，可滿(mǎn)足11億罐可樂(lè)產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。上海石化則實(shí)現(xiàn)750萬(wàn)元的銷(xiāo)售收入。

合成淀速率約是玉米8.5倍的“空氣淀粉”

淀粉是人類(lèi)糧食的最主要成分，同時(shí)也是重要的工業(yè)原料。目前淀粉主要由農(nóng)作物通過(guò)光合作用，將太陽(yáng)光能、二氧化碳和水轉(zhuǎn)化而成。長(zhǎng)期以來(lái)，科研人員一直在努力改進(jìn)光合作用這一生命過(guò)程，希望提高二氧化碳和光能的利用效率，最終提升淀粉的生產(chǎn)效率。

2021年9月，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了利用二氧化碳人工合成淀粉，其科研成果發(fā)表在了國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上，取得了國(guó)際意義上的突破性進(jìn)展。此成果只需要11步核心生化反應(yīng)，就可以完成從二氧化碳到淀粉的轉(zhuǎn)化。其中關(guān)鍵一步就是二氧化碳與氫氣結(jié)合變成甲醇。在這項(xiàng)研究中，人工合成淀粉的速率是自然渠道玉米淀粉合成速率的8.5倍，為實(shí)現(xiàn)高效的工業(yè)化淀粉生產(chǎn)提供了可能性。

從能量角度看，光合作用的本質(zhì)是將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為淀粉中儲(chǔ)存的化學(xué)能。因此，將光能高效地轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并儲(chǔ)存下來(lái)成為關(guān)鍵。這一生物應(yīng)用技術(shù)為碳捕集和利用提供了全新的循環(huán)方案。讓排放在空氣中的碳回到生產(chǎn)生活的循環(huán)中，不僅可以回收利用二氧化碳，還能生產(chǎn)人類(lèi)賴(lài)以生存的食糧，為低碳生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展打造了新循環(huán)雛形。

“也許在不久的將來(lái)，不需要種地也能夠滿(mǎn)足我們對(duì)碳水化合物的需要?！敝袊?guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副所長(zhǎng)王欽宏說(shuō)。

火星定居“專(zhuān)供”：二氧化碳變糖

研究二氧化碳的應(yīng)用不僅能夠解決地球變暖問(wèn)題，還可以為深度探索太空提供基礎(chǔ)生存條件，NASA二氧化碳轉(zhuǎn)化大賽就是將二氧化碳與太空技術(shù)結(jié)合的激勵(lì)性競(jìng)賽。2020年，著名華人科學(xué)家、加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)系教授楊培東及其團(tuán)隊(duì)的二氧化碳制糖，斬獲了該大賽的最高獎(jiǎng)。

此項(xiàng)成果將二氧化碳電化學(xué)的成果和非常古老的巴特勒夫反應(yīng)結(jié)合在一起，而這一結(jié)合此前從未有人嘗試。楊培東團(tuán)隊(duì)利用二氧化碳循環(huán)利用，為非生物糖生產(chǎn)打開(kāi)了一扇門(mén)，提出了實(shí)現(xiàn)可再生糖生產(chǎn)的方法，也為二氧化碳轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜化學(xué)品的過(guò)程拓展了可能性。

20年來(lái)，楊培東的最早想法是解決全球氣候變暖，要想解決這一問(wèn)題，就得解決二氧化碳的問(wèn)題。在他最早做這項(xiàng)研究時(shí)，是要通過(guò)碳捕集利用太陽(yáng)能把它轉(zhuǎn)化成有用的化學(xué)品。多年來(lái)，他所研發(fā)相關(guān)成果也同樣可以解決深太空探索難題。尤其是火星上的應(yīng)用，在這個(gè)上面96%的氣體都是二氧化碳的星球，解決人類(lèi)所需的東西都能在太空當(dāng)?shù)睾铣傻男枨髥?wèn)題，將是二氧化碳制糖未來(lái)最大的應(yīng)用場(chǎng)景。

榮登“世界百大發(fā)明”的太陽(yáng)能蛋白粉

芬蘭食品技術(shù)公司Solar?Foods推出了突破性的空氣蛋白Solein。這是一種獨(dú)特的單細(xì)胞蛋白質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程類(lèi)似于酵母或乳酸菌的自然發(fā)酵，將活微生物放入液體，通過(guò)電力與水產(chǎn)生二氧化碳及氫氣泡沫，之后微生物會(huì)制造出蛋白質(zhì)。

Solein的味道和外觀接近小麥粉，可添加到各種食品中和制作各類(lèi)食品，包括用作營(yíng)養(yǎng)成分，生產(chǎn)替代肉或培養(yǎng)肉，作為動(dòng)物蛋白和植物蛋白的替代?品。

Solein目前每公斤成本約人民幣38元。研究團(tuán)隊(duì)表示，隨著技術(shù)成熟成本將進(jìn)一步降低。它將在未來(lái)10年內(nèi)在價(jià)格上與大豆蛋白競(jìng)爭(zhēng)，這可能是解決與農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題的最佳方法。

除了以上“吃貨派”的利用方式，碳捕集的利用方式也從交通、建筑等領(lǐng)域給出了解題思路。比如，日本企業(yè)就正在研發(fā)以二氧化碳作為燃料原材料，卻在航行中不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳排放的“零碳排”船舶。

盡管碳捕集聽(tīng)起來(lái)非常具有誘惑，但需要注意的是，如一些科學(xué)家報(bào)告中指出，在產(chǎn)品中使用二氧化碳不一定能減少排放。量化潛在的氣候效益是復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的，需要采用生命周期分析的方法。

（信息來(lái)源：鳳凰公益、社會(huì)責(zé)任論壇等）