直接採集空氣中的碳，將如何影響能源明天？_風聞

文/觀察未來科技

如今，在全球氣候問題日益嚴峻的背景下，為了解決氣候問題，科學家們正在為社會提供越來越多的地質工程方面的解決方案。其中最為重要的應對方案，就是實施地球工程。英國皇家學會的一份報告將這一名詞定義為“為了消減氣候變化，刻意地、大尺度地操控地球氣候系統”。

**地球工程地球工程主要分為兩個主要途徑，即清除二氧化碳和處理太陽輻射。**其中，二氧化碳的捕捉和存儲，即將排放的二氧化碳通過收集分離然後壓縮埋起來，將氣態的碳收集起來，被認為是最安全，也是最可行的一種方式。

**對於此，現在，從大氣採取二氧化碳後，製作成碳複合材料的“空氣直接採集技術”（DAC）正在受到世界範圍內的關注。**這項被稱為應對氣候變化的“B計劃”，也被戴爾·傑米森的戲稱，是那些沒有實行安全消費的社會所需要服用的緊急避孕藥。不僅如此，在成為拯救地球計劃的同時，DAC還展示出了對於革新能源明天的極大潛力。

最安全的地球工程

眾所周知，全球變暖是由温室氣體造成的。温室氣體濃度的增加才導致了地球的升温，因為這些氣體的存在，所以地表能保持平均14度左右的温度。如果沒有温室氣體，地球表面平均温度就只有零下19度。

在過去一百年裏，温室氣體濃度之所以會快速增加，則是因為石油產業的發展，不可否認，石油的開採為地球的現代化做出了非常大的貢獻，但也打破了過去千年來自然界的碳排放的平衡。

人類已經把以煤、石油和天然氣的形式儲存在岩石圈中的碳轉移到了大氣圈，並且由此使其進入了海洋。在工業革命開始以前的1750年，人類每年以這種方式可能向大氣中釋放了300萬噸的碳。而在一個世紀後的1850年，這一數字約為5000萬噸。又經過了一個世紀，到第二次世界大戰結束之時，它已經增加了20倍多，達到約12億噸。

接着，在“二戰”結束後的15年裏，人類每年向大氣圈散播25億噸的碳。這個數字在1970年增加至超過40億噸，在1990年增加至超過60億噸，在2015年增加至95億噸左右——是1750年的3200倍和1945年總量的8倍。

增加的人為碳排放量提高了大氣二氧化碳濃度，現在的二氧化碳濃度約為400ppm，要知道，工業化以前的基線則只有280ppm。這是過去幾十萬年且有可能是過去2000萬年裏二氧化碳所能達到的最高濃度。

在這樣的背景下，當前全球範圍內都在試圖從化石燃料轉換成再生能源，也不斷有國家禁止販售使用化石燃料的汽車，其中大部分的歐洲國家更將目標設在2030年。預計到了2040年左右，全球將幾乎看不到使用化石燃料的燃油車。

但是，光靠大幅減少化石燃料的使用就能解決氣候變遷問題，或是光靠去碳化並不能阻止地球暖化——現在，已經有非常多的二氧化碳存在大氣之中，儘管多年來，人們已經採取了大規模的造林、海洋藻類培育等吸收碳排放的自然方法，但成效卻都不怎麼令人滿意。

阻攔人們碳減排的另一個因素，則關於社會財富。從過去100年的歷史數據來看，一個國家歷史上二氧化碳累計的排放量和今天的GDP成正比關係——發展中國家和發達國家都遵從這個規律，也就是説，人均歷史上累計多排一噸碳，人均GDP就增加70到140美元，相反要減排一噸碳GDP就減少70到140美元。

這意味着，從國家層面來説，未來在經濟蛋糕中分得更多，沒有國家會願意承擔碳排放的任務，除非是通過國際公約的約束；而作為個體的排放者，基本沒有為全人類共同福社而減排的動機。所以每個人都會覺得，不論個人本身的排放是多少，也不可能左右全人類總的排放量。

於是，為了避免氣候變遷帶來的最糟糕影響，地球工程也被越來越多的提及——我們需要可以“直接採集”大氣中大量二氧化碳的技術，而這項技術將成為解決地球暖化的關鍵。

地球工程的驚人價值

相較於其他地球工程技術，當前，“空氣直接採集技術”更顯示出改變未來環境與商業的潛能。因為它不只是單純地改善地球環境，還能利用空氣中的二氧化碳製成許多產品——未來，人們不僅能採集空氣中的二氧化碳，並且能利用它造出塑膠、混凝士等材料**。**這項技術正在展現出驚人的經濟價值。要知道，碳元素是構成地球上所有生物的必要條件，也是製造業、能源及運輪產業的核心資源。

相較於過去的二氧化碳採集技術，今天的二氧化碳採集技術技術已經發展至****可以隨時隨地直接採集大量二氧化碳，並且能生產燃料。

第一代碳捕捉是使用碳捕捉與封存（Point Source Capture）技術，逶過直接捕捉發電廠煙囱排放的二氧化碳，並將之永久埋在土裏。侷限是，這項技術必須大規模集中興建工廠。而今天的DAC技術則可以隨時進行採集且完全獨立設置。最常見的DAC技術，是利用巨型風扇吸取周圍的空氣，再過濾並捕捉二氧化碳。

它前面有流着氫氧化鉀的鐵架，當溶液與空氣相遇時，溶液就會捕捉二氧化碳。之後，經過化學反應產生碳酸鈣，再將其加熱併合成可使用的燃料，像是能使用於交通工具上的柴油及航空燃油等產品。DAC燃料最大的優點，是可以直接使用傳統的化石燃料基礎建設，例如油管、加油站等。

根據美國國家科學院（NAS）的報告顯示，如果抽取二氧化碳的價格跌到每噸100 美元～150 美元以下的話，空氣捕捉生產的燃料將能在經濟上與傳統原油競爭。目前，Carbon Engineering 、Climeworks、Global Thermostat 等公司目前擁有最先進的 DAC 技術，這些公司已經從大氣中捕捉了大量****的二氧化碳量。

其中，Carbon Engineering總部位於加拿大卡加利，是2009年成立的商業用DAC 技術公司。這家比爾蓋茨也投入資金的公司，已經完成了規模 6,600 萬美元的C輪融資，並聲稱可以捕捉到每噸94 美元的二氧化碳。他們的目標是在 2021 年時達到每日生產2,000桶燃料。

Climeworks則主打利用空氣捕捉的 18 噸二氧化碳供給周遭的温室種植蔬菜。Climeworks表示，他們一年可以捕捉 900 噸二氧化碳，而捕捉大氣中每噸二氧化碳需要的成本約600美元。

Global Thermostat則使用可吸附二氧化碳的“胺”處理過的碳海綿來過濾大氣中的二氧化碳。該公司目前有上至一年5萬噸，下至40噸的小規模碳捕捉計劃。其捕捉的每噸二氧化碳成本則在120美元左右，按照規模的大小，還可以捕捉到每噸50 美元的二氧化碳。

與Global Thermostat的胺吸附劑不同，Antecy則使用無機固體吸附劑來進行碳捕捉，無機固體吸附劑具有高穩定性、高堅固性及使用壽命長等優點。另外，該公司所使用的無毒材料可以回收再使用。以目前的成果來推測，二氧化碳捕捉的成本約為每噸 50美元～ 80 美元。

可以看到，當前的“空氣直接採集技術”已經在商業領域嶄露頭角，而DAC當前所展現出的商業價值，還只是一個開始。

顛覆能源的格局

空氣直接採集技術的發展，除了改善地球環境，還能利用空氣中的二氧化碳製成許多產品，更重要的，是在能源領域掀起的顛覆——DAC****技術能使全球燃料成本平均化。如果能靠空氣捕捉方式生產燃料的話，燃料就能自給自足。

石油資源的分佈催生了龐大的石油產業。根據2020年BP統計數據顯示，世界石油儲量分佈極不均衡，一半以上可探明儲量分佈在中東地區，其次為中南美洲和北美洲，亞太地區石油可探明儲量比重很小。**由於資源稟賦佔絕對優勢，油氣產業基本是中東國家的主要經濟支柱，**由於開發條件優越，開採成本較低，使其在石油市場上具有極強的競爭實力。

自OPEC國家成立後，中東國家在世界石油市場中長期處於石油主導地位。從中東石油資源方面看，中東國家作為世界最大的石油生產富集區，擁有全球一半的石油儲量，沙特是世界石油儲量最多的國家，佔全球石油可探明儲量的17.2%，具有絕對資源優勢和相當的國際話語權。

**並且，**全球石油資源分佈的不均衡，還直接促進了石油貿易的流動，而石油貿易則涉及到各自國家核心利益，石油供應的穩定性在一定程度上關係到世界各國的發展。比如，作為石油生產大國的俄羅斯，在遭受美歐等國制裁時，石油也是其反制西方的一個重要工具。對於此，DAC將從根本上重新定義資源的分配，在將來，DAC技術的先進與否，將成為新的資源能力。

另外，繼水資源後，地球上使用最廣的元素就是混凝土，混凝土佔了現在全球二氧化碳排放量的 7%。未來，全球還將會需要相當大量的塑膠及建築材料。如果將DAC 捕捉到的二氧化碳注人水泥的話，混合物的強度會增強，就能製作成更堅固的水泥。基於此，人們將不再需要建造永久隔離二氧化碳的地底碳封存空間，就能解決碳排放。

**也就是説，人們可以利用 DAC 技術，以更便宜的成本生產更堅固的水泥。**比如，CarbonCure 就是製作這種水泥的公司，目前，CarbonCure已獲得超過 900 萬美元募資，該公司正在開發能夠應用在二氧化碳混合水泥的 DAC 技術。

此外，DAC還可以應用在太空產業。火星的大氣中有 95%是二氧化碳，這使得火星能成為 DAC 最理想的供給來源。畢竟，為了實現“火星地球化”，我們必須生產出足以供我們居住在火星的燃料、用3D打印製作零件及建築材料等，而DAC 技術可以在所有的生產過程中發揮助力。

就地球工程來説，儘管地球工程存在已知或未知的風險，但為防止萬一人類沒能充分減少温室氣體排放，沒能阻止災難性氣候變化，我們還是應該開發出一個具有可信度的B計劃，而在一眾地球工程的方案中， DAC已經成為距離人們最近，以及風險更少的方案。

而就能源革新來看， DAC掀起的能源變革，正在顯示出巨大的商業價值，帶領人們走向石油時代之後的下一個富饒時代。