直接采集空气中的碳，将如何影响能源明天？_风闻

文/观察未来科技

如今，在全球气候问题日益严峻的背景下，为了解决气候问题，科学家们正在为社会提供越来越多的地质工程方面的解决方案。其中最为重要的应对方案，就是实施地球工程。英国皇家学会的一份报告将这一名词定义为“为了消减气候变化，刻意地、大尺度地操控地球气候系统”。

**地球工程地球工程主要分为两个主要途径，即清除二氧化碳和处理太阳辐射。**其中，二氧化碳的捕捉和存储，即将排放的二氧化碳通过收集分离然后压缩埋起来，将气态的碳收集起来，被认为是最安全，也是最可行的一种方式。

**对于此，现在，从大气采取二氧化碳后，制作成碳复合材料的“空气直接采集技术”（DAC）正在受到世界范围内的关注。**这项被称为应对气候变化的“B计划”，也被戴尔·杰米森的戏称，是那些没有实行安全消费的社会所需要服用的紧急避孕药。不仅如此，在成为拯救地球计划的同时，DAC还展示出了对于革新能源明天的极大潜力。

最安全的地球工程

众所周知，全球变暖是由温室气体造成的。温室气体浓度的增加才导致了地球的升温，因为这些气体的存在，所以地表能保持平均14度左右的温度。如果没有温室气体，地球表面平均温度就只有零下19度。

在过去一百年里，温室气体浓度之所以会快速增加，则是因为石油产业的发展，不可否认，石油的开采为地球的现代化做出了非常大的贡献，但也打破了过去千年来自然界的碳排放的平衡。

人类已经把以煤、石油和天然气的形式储存在岩石圈中的碳转移到了大气圈，并且由此使其进入了海洋。在工业革命开始以前的1750年，人类每年以这种方式可能向大气中释放了300万吨的碳。而在一个世纪后的1850年，这一数字约为5000万吨。又经过了一个世纪，到第二次世界大战结束之时，它已经增加了20倍多，达到约12亿吨。

接着，在“二战”结束后的15年里，人类每年向大气圈散播25亿吨的碳。这个数字在1970年增加至超过40亿吨，在1990年增加至超过60亿吨，在2015年增加至95亿吨左右——是1750年的3200倍和1945年总量的8倍。

增加的人为碳排放量提高了大气二氧化碳浓度，现在的二氧化碳浓度约为400ppm，要知道，工业化以前的基线则只有280ppm。这是过去几十万年且有可能是过去2000万年里二氧化碳所能达到的最高浓度。

在这样的背景下，当前全球范围内都在试图从化石燃料转换成再生能源，也不断有国家禁止贩售使用化石燃料的汽车，其中大部分的欧洲国家更将目标设在2030年。预计到了2040年左右，全球将几乎看不到使用化石燃料的燃油车。

但是，光靠大幅减少化石燃料的使用就能解决气候变迁问题，或是光靠去碳化并不能阻止地球暖化——现在，已经有非常多的二氧化碳存在大气之中，尽管多年来，人们已经采取了大规模的造林、海洋藻类培育等吸收碳排放的自然方法，但成效却都不怎么令人满意。

阻拦人们碳减排的另一个因素，则关于社会财富。从过去100年的历史数据来看，一个国家历史上二氧化碳累计的排放量和今天的GDP成正比关系——发展中国家和发达国家都遵从这个规律，也就是说，人均历史上累计多排一吨碳，人均GDP就增加70到140美元，相反要减排一吨碳GDP就减少70到140美元。

这意味着，从国家层面来说，未来在经济蛋糕中分得更多，没有国家会愿意承担碳排放的任务，除非是通过国际公约的约束；而作为个体的排放者，基本没有为全人类共同福社而减排的动机。所以每个人都会觉得，不论个人本身的排放是多少，也不可能左右全人类总的排放量。

于是，为了避免气候变迁带来的最糟糕影响，地球工程也被越来越多的提及——我们需要可以“直接采集”大气中大量二氧化碳的技术，而这项技术将成为解决地球暖化的关键。

地球工程的惊人价值

相较于其他地球工程技术，当前，“空气直接采集技术”更显示出改变未来环境与商业的潜能。因为它不只是单纯地改善地球环境，还能利用空气中的二氧化碳制成许多产品——未来，人们不仅能采集空气中的二氧化碳，并且能利用它造出塑胶、混凝士等材料**。**这项技术正在展现出惊人的经济价值。要知道，碳元素是构成地球上所有生物的必要条件，也是制造业、能源及运轮产业的核心资源。

相较于过去的二氧化碳采集技术，今天的二氧化碳采集技术技术已经发展至****可以随时随地直接采集大量二氧化碳，并且能生产燃料。

第一代碳捕捉是使用碳捕捉与封存（Point Source Capture）技术，逶过直接捕捉发电厂烟囱排放的二氧化碳，并将之永久埋在土里。局限是，这项技术必须大规模集中兴建工厂。而今天的DAC技术则可以随时进行采集且完全独立设置。最常见的DAC技术，是利用巨型风扇吸取周围的空气，再过滤并捕捉二氧化碳。

它前面有流着氢氧化钾的铁架，当溶液与空气相遇时，溶液就会捕捉二氧化碳。之后，经过化学反应产生碳酸钙，再将其加热并合成可使用的燃料，像是能使用于交通工具上的柴油及航空燃油等产品。DAC燃料最大的优点，是可以直接使用传统的化石燃料基础建设，例如油管、加油站等。

根据美国国家科学院（NAS）的报告显示，如果抽取二氧化碳的价格跌到每吨100 美元～150 美元以下的话，空气捕捉生产的燃料将能在经济上与传统原油竞争。目前，Carbon Engineering 、Climeworks、Global Thermostat 等公司目前拥有最先进的 DAC 技术，这些公司已经从大气中捕捉了大量****的二氧化碳量。

其中，Carbon Engineering总部位于加拿大卡加利，是2009年成立的商业用DAC 技术公司。这家比尔盖茨也投入资金的公司，已经完成了规模 6,600 万美元的C轮融资，并声称可以捕捉到每吨94 美元的二氧化碳。他们的目标是在 2021 年时达到每日生产2,000桶燃料。

Climeworks则主打利用空气捕捉的 18 吨二氧化碳供给周遭的温室种植蔬菜。Climeworks表示，他们一年可以捕捉 900 吨二氧化碳，而捕捉大气中每吨二氧化碳需要的成本约600美元。

Global Thermostat则使用可吸附二氧化碳的“胺”处理过的碳海绵来过滤大气中的二氧化碳。该公司目前有上至一年5万吨，下至40吨的小规模碳捕捉计划。其捕捉的每吨二氧化碳成本则在120美元左右，按照规模的大小，还可以捕捉到每吨50 美元的二氧化碳。

与Global Thermostat的胺吸附剂不同，Antecy则使用无机固体吸附剂来进行碳捕捉，无机固体吸附剂具有高稳定性、高坚固性及使用寿命长等优点。另外，该公司所使用的无毒材料可以回收再使用。以目前的成果来推测，二氧化碳捕捉的成本约为每吨 50美元～ 80 美元。

可以看到，当前的“空气直接采集技术”已经在商业领域崭露头角，而DAC当前所展现出的商业价值，还只是一个开始。

颠覆能源的格局

空气直接采集技术的发展，除了改善地球环境，还能利用空气中的二氧化碳制成许多产品，更重要的，是在能源领域掀起的颠覆——DAC****技术能使全球燃料成本平均化。如果能靠空气捕捉方式生产燃料的话，燃料就能自给自足。

石油资源的分布催生了庞大的石油产业。根据2020年BP统计数据显示，世界石油储量分布极不均衡，一半以上可探明储量分布在中东地区，其次为中南美洲和北美洲，亚太地区石油可探明储量比重很小。**由于资源禀赋占绝对优势，油气产业基本是中东国家的主要经济支柱，**由于开发条件优越，开采成本较低，使其在石油市场上具有极强的竞争实力。

自OPEC国家成立后，中东国家在世界石油市场中长期处于石油主导地位。从中东石油资源方面看，中东国家作为世界最大的石油生产富集区，拥有全球一半的石油储量，沙特是世界石油储量最多的国家，占全球石油可探明储量的17.2%，具有绝对资源优势和相当的国际话语权。

**并且，**全球石油资源分布的不均衡，还直接促进了石油贸易的流动，而石油贸易则涉及到各自国家核心利益，石油供应的稳定性在一定程度上关系到世界各国的发展。比如，作为石油生产大国的俄罗斯，在遭受美欧等国制裁时，石油也是其反制西方的一个重要工具。对于此，DAC将从根本上重新定义资源的分配，在将来，DAC技术的先进与否，将成为新的资源能力。

另外，继水资源后，地球上使用最广的元素就是混凝土，混凝土占了现在全球二氧化碳排放量的 7%。未来，全球还将会需要相当大量的塑胶及建筑材料。如果将DAC 捕捉到的二氧化碳注人水泥的话，混合物的强度会增强，就能制作成更坚固的水泥。基于此，人们将不再需要建造永久隔离二氧化碳的地底碳封存空间，就能解决碳排放。

**也就是说，人们可以利用 DAC 技术，以更便宜的成本生产更坚固的水泥。**比如，CarbonCure 就是制作这种水泥的公司，目前，CarbonCure已获得超过 900 万美元募资，该公司正在开发能够应用在二氧化碳混合水泥的 DAC 技术。

此外，DAC还可以应用在太空产业。火星的大气中有 95%是二氧化碳，这使得火星能成为 DAC 最理想的供给来源。毕竟，为了实现“火星地球化”，我们必须生产出足以供我们居住在火星的燃料、用3D打印制作零件及建筑材料等，而DAC 技术可以在所有的生产过程中发挥助力。

就地球工程来说，尽管地球工程存在已知或未知的风险，但为防止万一人类没能充分减少温室气体排放，没能阻止灾难性气候变化，我们还是应该开发出一个具有可信度的B计划，而在一众地球工程的方案中， DAC已经成为距离人们最近，以及风险更少的方案。

而就能源革新来看， DAC掀起的能源变革，正在显示出巨大的商业价值，带领人们走向石油时代之后的下一个富饶时代。