文｜觀察未來科技
如今，在全球氣候問題日益嚴(yán)峻的背景下，為了解決氣候問題，科學(xué)家們正在為社會(huì)提供越來越多的地質(zhì)工程方面的解決方案。其中最為重要的應(yīng)對(duì)方案，就是實(shí)施地球工程。英國皇家學(xué)會(huì)的一份報(bào)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(tǒng)”。
地球工程地球工程主要分為兩個(gè)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(chǔ)，即將排放的二氧化碳通過收集分離然后壓縮埋起來，將氣態(tài)的碳收集起來，被認(rèn)為是最安全，也是最可行的一種方式。
對(duì)于此，現(xiàn)在，從大氣采取二氧化碳后，制作成碳復(fù)合材料的“空氣直接采集技術(shù)”（DAC）正在受到世界范圍內(nèi)的關(guān)注。這項(xiàng)被稱為應(yīng)對(duì)氣候變化的“B計(jì)劃”，也被戴爾·杰米森的戲稱，是那些沒有實(shí)行安全消費(fèi)的社會(huì)所需要服用的緊急避孕藥。不僅如此，在成為拯救地球計(jì)劃的同時(shí)，DAC還展示出了對(duì)于革新能源明天的極大潛力。
最安全的地球工程
眾所周知，全球變暖是由溫室氣體造成的。溫室氣體濃度的增加才導(dǎo)致了地球的升溫，因?yàn)檫@些氣體的存在，所以地表能保持平均14度左右的溫度。如果沒有溫室氣體，地球表面平均溫度就只有零下19度。
在過去一百年里，溫室氣體濃度之所以會(huì)快速增加，則是因?yàn)槭彤a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不可否認(rèn)，石油的開采為地球的現(xiàn)代化做出了非常大的貢獻(xiàn)，但也打破了過去千年來自然界的碳排放的平衡。
人類已經(jīng)把以煤、石油和天然氣的形式儲(chǔ)存在巖石圈中的碳轉(zhuǎn)移到了大氣圈，并且由此使其進(jìn)入了海洋。在工業(yè)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(gè)世紀(jì)后的1850年，這一數(shù)字約為5000萬噸。又經(jīng)過了一個(gè)世紀(jì)，到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之時(shí)，它已經(jīng)增加了20倍多，達(dá)到約12億噸。
接著，在“二戰(zhàn)”結(jié)束后的15年里，人類每年向大氣圈散播25億噸的碳。這個(gè)數(shù)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(xiàn)在的二氧化碳濃度約為400ppm，要知道，工業(yè)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2000萬年里二氧化碳所能達(dá)到的最高濃度。
在這樣的背景下，當(dāng)前全球范圍內(nèi)都在試圖從化石燃料轉(zhuǎn)換成再生能源，也不斷有國家禁止販?zhǔn)凼褂没剂系钠嚕渲写蟛糠值臍W洲國家更將目標(biāo)設(shè)在2030年。預(yù)計(jì)到了2040年左右，全球?qū)缀蹩床坏绞褂没剂系娜加蛙嚒?/p>
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，或是光靠去碳化并不能阻止地球暖化——現(xiàn)在，已經(jīng)有非常多的二氧化碳存在大氣之中，盡管多年來，人們已經(jīng)采取了大規(guī)模的造林、海洋藻類培育等吸收碳排放的自然方法，但成效卻都不怎么令人滿意。
阻攔人們碳減排的另一個(gè)因素，則關(guān)于社會(huì)財(cái)富。從過去100年的歷史數(shù)據(jù)來看，一個(gè)國家歷史上二氧化碳累計(jì)的排放量和今天的GDP成正比關(guān)系——發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家都遵從這個(gè)規(guī)律，也就是說，人均歷史上累計(jì)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。
這意味著，從國家層面來說，未來在經(jīng)濟(jì)蛋糕中分得更多，沒有國家會(huì)愿意承擔(dān)碳排放的任務(wù)，除非是通過國際公約的約束；而作為個(gè)體的排放者，基本沒有為全人類共同福社而減排的動(dòng)機(jī)。所以每個(gè)人都會(huì)覺得，不論個(gè)人本身的排放是多少，也不可能左右全人類總的排放量。
于是，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“直接采集”大氣中大量二氧化碳的技術(shù)，而這項(xiàng)技術(shù)將成為解決地球暖化的關(guān)鍵。
地球工程的驚人價(jià)值
相較于其他地球工程技術(shù)，當(dāng)前，“空氣直接采集技術(shù)”更顯示出改變未來環(huán)境與商業(yè)的潛能。因?yàn)樗恢皇菃渭兊馗纳频厍颦h(huán)境，還能利用空氣中的二氧化碳制成許多產(chǎn)品——未來，人們不僅能采集空氣中的二氧化碳，并且能利用它造出塑膠、混凝士等材料。這項(xiàng)技術(shù)正在展現(xiàn)出驚人的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。要知道，碳元素是構(gòu)成地球上所有生物的必要條件，也是制造業(yè)、能源及運(yùn)輪產(chǎn)業(yè)的核心資源。
相較于過去的二氧化碳采集技術(shù)，今天的二氧化碳采集技術(shù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至可以隨時(shí)隨地直接采集大量二氧化碳，并且能生產(chǎn)燃料。
第一代碳捕捉是使用碳捕捉與封存（Point Source Capture）技術(shù)，逶過直接捕捉發(fā)電廠煙囪排放的二氧化碳，并將之永久埋在土里。局限是，這項(xiàng)技術(shù)必須大規(guī)模集中興建工廠。而今天的DAC技術(shù)則可以隨時(shí)進(jìn)行采集且完全獨(dú)立設(shè)置。最常見的DAC技術(shù)，是利用巨型風(fēng)扇吸取周圍的空氣，再過濾并捕捉二氧化碳。
它前面有流著氫氧化鉀的鐵架，當(dāng)溶液與空氣相遇時(shí)，溶液就會(huì)捕捉二氧化碳。之后，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣，再將其加熱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產(chǎn)品。DAC燃料最大的優(yōu)點(diǎn)，是可以直接使用傳統(tǒng)的化石燃料基礎(chǔ)建設(shè)，例如油管、加油站等。
根據(jù)美國國家科學(xué)院（NAS）的報(bào)告顯示，如果抽取二氧化碳的價(jià)格跌到每噸100 美元～150 美元以下的話，空氣捕捉生產(chǎn)的燃料將能在經(jīng)濟(jì)上與傳統(tǒng)原油競爭。目前，Carbon Engineering 、Climeworks、Global Thermostat 等公司目前擁有最先進(jìn)的 DAC 技術(shù)，這些公司已經(jīng)從大氣中捕捉了大量的二氧化碳量。
其中，Carbon Engineering總部位于加拿大卡加利，是2009年成立的商業(yè)用DAC 技術(shù)公司。這家比爾蓋茨也投入資金的公司，已經(jīng)完成了規(guī)模 6,600 萬美元的C輪融資，并聲稱可以捕捉到每噸94 美元的二氧化碳。他們的目標(biāo)是在 2021 年時(shí)達(dá)到每日生產(chǎn)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溫室種植蔬菜。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(guī)模碳捕捉計(jì)劃。其捕捉的每噸二氧化碳成本則在120美元左右，按照規(guī)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(jī)固體吸附劑來進(jìn)行碳捕捉，無機(jī)固體吸附劑具有高穩(wěn)定性、高堅(jiān)固性及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。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(dāng)前的“空氣直接采集技術(shù)”已經(jīng)在商業(yè)領(lǐng)域嶄露頭角，而DAC當(dāng)前所展現(xiàn)出的商業(yè)價(jià)值，還只是一個(gè)開始。
顛覆能源的格局
空氣直接采集技術(shù)的發(fā)展，除了改善地球環(huán)境，還能利用空氣中的二氧化碳制成許多產(chǎn)品，更重要的，是在能源領(lǐng)域掀起的顛覆——DAC技術(shù)能使全球燃料成本平均化。如果能靠空氣捕捉方式生產(chǎn)燃料的話，燃料就能自給自足。
石油資源的分布催生了龐大的石油產(chǎn)業(yè)。根據(jù)2020年BP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，世界石油儲(chǔ)量分布極不均衡，一半以上可探明儲(chǔ)量分布在中東地區(qū)，其次為中南美洲和北美洲，亞太地區(qū)石油可探明儲(chǔ)量比重很小。由于資源稟賦占絕對(duì)優(yōu)勢，油氣產(chǎn)業(yè)基本是中東國家的主要經(jīng)濟(jì)支柱，由于開發(fā)條件優(yōu)越，開采成本較低，使其在石油市場上具有極強(qiáng)的競爭實(shí)力。
自O(shè)PEC國家成立后，中東國家在世界石油市場中長期處于石油主導(dǎo)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(chǎn)富集區(qū)，擁有全球一半的石油儲(chǔ)量，沙特是世界石油儲(chǔ)量最多的國家，占全球石油可探明儲(chǔ)量的17.2%，具有絕對(duì)資源優(yōu)勢和相當(dāng)?shù)膰H話語權(quán)。
并且，全球石油資源分布的不均衡，還直接促進(jìn)了石油貿(mào)易的流動(dòng)，而石油貿(mào)易則涉及到各自國家核心利益，石油供應(yīng)的穩(wěn)定性在一定程度上關(guān)系到世界各國的發(fā)展。比如，作為石油生產(chǎn)大國的俄羅斯，在遭受美歐等國制裁時(shí)，石油也是其反制西方的一個(gè)重要工具。對(duì)于此，DAC將從根本上重新定義資源的分配，在將來，DAC技術(shù)的先進(jìn)與否，將成為新的資源能力。
另外，繼水資源后，地球上使用最廣的元素就是混凝土，混凝土占了現(xiàn)在全球二氧化碳排放量的 7%。未來，全球還將會(huì)需要相當(dāng)大量的塑膠及建筑材料。如果將DAC 捕捉到的二氧化碳注人水泥的話，混合物的強(qiáng)度會(huì)增強(qiáng)，就能制作成更堅(jiān)固的水泥?；诖耍藗儗⒉辉傩枰ㄔ煊谰酶綦x二氧化碳的地底碳封存空間，就能解決碳排放。
也就是說，人們可以利用 DAC 技術(shù)，以更便宜的成本生產(chǎn)更堅(jiān)固的水泥。比如，CarbonCure 就是制作這種水泥的公司，目前，CarbonCure已獲得超過 900 萬美元募資，該公司正在開發(fā)能夠應(yīng)用在二氧化碳混合水泥的 DAC 技術(shù)。
此外，DAC還可以應(yīng)用在太空產(chǎn)業(yè)?；鹦堑拇髿庵杏?nbsp;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(shí)現(xiàn)“火星地球化”，我們必須生產(chǎn)出足以供我們居住在火星的燃料、用3D打印制作零件及建筑材料等，而DAC 技術(shù)可以在所有的生產(chǎn)過程中發(fā)揮助力。
就地球工程來說，盡管地球工程存在已知或未知的風(fēng)險(xiǎn)，但為防止萬一人類沒能充分減少溫室氣體排放，沒能阻止災(zāi)難性氣候變化，我們還是應(yīng)該開發(fā)出一個(gè)具有可信度的B計(jì)劃，而在一眾地球工程的方案中， DAC已經(jīng)成為距離人們最近，以及風(fēng)險(xiǎn)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(yè)價(jià)值，帶領(lǐng)人們走向石油時(shí)代之后的下一個(gè)富饒時(shí)代。