碳捕集的『吃貨版』應用

整理｜離咲

2021年年初，我國提出要在2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的總體目標。在這樣的背景下，如何開發更多的碳減排項目，成為很多企業的課題，這其中就不得不碳捕集技術。這一技術是把發電和工業生產過程中排放的二氧化碳，或是空氣中的二氧化碳進行捕集之后，對其進行再利用或永久封存，以此實現碳減排的過?程。

除了運用到工業之外，關于碳捕集的創新案例和實驗室成果也為民眾帶來了啟發。在此，編者為大家特意收集了一些腦洞大開的碳捕集的“吃貨版”應用。

二氧化碳變身11億罐可樂

2021年，我國首個百萬噸級碳捕集、利用與封存項目在山東啟動建設。

在山東的齊魯石化，工作人員通過低溫和高壓技術，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。而回收后的液態二氧化碳純度達到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節，可以提升油井的產量。每100萬噸二氧化碳實現地下封存，就相當于植樹近900萬棵，近60萬輛經濟型轎車停開1年，同時保障國家能源安全。

研究表明，我國未來有近10億多噸碳排放量要依靠碳捕集利用封存來實現碳中和，其中在能源、化工、新材料等多個領域都有開發前景。根據2021年7月中央電視臺經濟頻道報道。

上海石化化工部乙二醇聯合裝置的副產物中有大量二氧化碳。通過碳捕捉將廢棄的二氧化碳收集起來，再經過進一步提純加工，獲得純度超過99.99%的食品級二氧化碳。這些二氧化碳繼而會出現在可口可樂上海工廠的流水線上，并最終伴隨著一瓶瓶可樂到達消費者手中。可口可樂上海工廠每年向上海石化采購約1萬噸食品級二氧化碳產品，可滿足11億罐可樂產品的生產需求。上海石化則實現750萬元的銷售收入。

合成淀速率約是玉米8.5倍的“空氣淀粉”

淀粉是人類糧食的最主要成分，同時也是重要的工業原料。目前淀粉主要由農作物通過光合作用，將太陽光能、二氧化碳和水轉化而成。長期以來，科研人員一直在努力改進光合作用這一生命過程，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效率。

2021年9月，中國科學院天津工業生物技術研究所馬延和團隊首次實現了利用二氧化碳人工合成淀粉，其科研成果發表在了國際權威學術期刊《科學》上，取得了國際意義上的突破性進展。此成果只需要11步核心生化反應，就可以完成從二氧化碳到淀粉的轉化。其中關鍵一步就是二氧化碳與氫氣結合變成甲醇。在這項研究中，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，為實現高效的工業化淀粉生產提供了可能性。

從能量角度看，光合作用的本質是將太陽光能轉化為淀粉中儲存的化學能。因此，將光能高效地轉變為化學能并儲存下來成為關鍵。這一生物應用技術為碳捕集和利用提供了全新的循環方案。讓排放在空氣中的碳回到生產生活的循環中，不僅可以回收利用二氧化碳，還能生產人類賴以生存的食糧，為低碳生物經濟發展打造了新循環雛形。

“也許在不久的將來，不需要種地也能夠滿足我們對碳水化合物的需要。”中國科學院天津工業生物技術研究所副所長王欽宏說。

火星定居“專供”：二氧化碳變糖

研究二氧化碳的應用不僅能夠解決地球變暖問題，還可以為深度探索太空提供基礎生存條件，NASA二氧化碳轉化大賽就是將二氧化碳與太空技術結合的激勵性競賽。2020年，著名華人科學家、加州大學伯克利分校化學系教授楊培東及其團隊的二氧化碳制糖，斬獲了該大賽的最高獎。

此項成果將二氧化碳電化學的成果和非常古老的巴特勒夫反應結合在一起，而這一結合此前從未有人嘗試。楊培東團隊利用二氧化碳循環利用，為非生物糖生產打開了一扇門，提出了實現可再生糖生產的方法，也為二氧化碳轉化為更復雜化學品的過程拓展了可能性。

20年來，楊培東的最早想法是解決全球氣候變暖，要想解決這一問題，就得解決二氧化碳的問題。在他最早做這項研究時，是要通過碳捕集利用太陽能把它轉化成有用的化學品。多年來，他所研發相關成果也同樣可以解決深太空探索難題。尤其是火星上的應用，在這個上面96%的氣體都是二氧化碳的星球，解決人類所需的東西都能在太空當地合成的需求問題，將是二氧化碳制糖未來最大的應用場景。

榮登“世界百大發明”的太陽能蛋白粉

芬蘭食品技術公司Solar?Foods推出了突破性的空氣蛋白Solein。這是一種獨特的單細胞蛋白質，生產過程類似于酵母或乳酸菌的自然發酵，將活微生物放入液體，通過電力與水產生二氧化碳及氫氣泡沫，之后微生物會制造出蛋白質。

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食品，包括用作營養成分，生產替代肉或培養肉，作為動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。研究團隊表示，隨著技術成熟成本將進一步降低。它將在未來10年內在價格上與大豆蛋白競爭，這可能是解決與農業和畜牧業相關的環境問題的最佳方法。

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

盡管碳捕集聽起來非常具有誘惑，但需要注意的是，如一些科學家報告中指出，在產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雜和具有挑戰性的，需要采用生命周期分析的方法。

（信息來源：鳳凰公益、社會責任論壇等）