政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)本月早些時(shí)候發(fā)布的報(bào)告聽起來就像是“人類的紅色代碼”。在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，我們應(yīng)該利用一切可能的辦法來應(yīng)對(duì)全球變暖。

大約四分之一的溫室氣體排放與我們使用的產(chǎn)品的制造有關(guān)。雖然二氧化碳有少量的商業(yè)用途，例如在飲料和化學(xué)工業(yè)，但目前的需求不足以實(shí)現(xiàn)有意義的二氧化碳減少。

因此，我們需要找到新的途徑，將工業(yè)制造從二氧化碳的來源轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸嫉氖褂谜摺?/p>

好消息是，塑料、化學(xué)品、化妝品和許多其他產(chǎn)品都需要碳源。如果我們能用二氧化碳代替化石碳?xì)浠衔飦砩a(chǎn)它們，我們每年就能吸收數(shù)十億噸溫室氣體。

氣體發(fā)酵

你可能聽說過微觀有機(jī)體或微生物——我們用它們來制造啤酒、烈酒和面包。但我們也可以用它們來制造生物燃料，比如乙醇。

它們通常需要糖作為輸入，這與人類的食物消費(fèi)存在競(jìng)爭(zhēng)。然而，還有其他被稱為“醋酸原”的微生物，它們可以利用二氧化碳作為輸入來制造包括乙醇在內(nèi)的幾種化學(xué)物質(zhì)。

乙酰原被認(rèn)為是地球上最早的生命形式之一。古代地球的大氣與今天的大氣非常不同——那時(shí)沒有氧氣，但有大量的二氧化碳。

醋酸根能夠利用化學(xué)能源，如氫氣，在一個(gè)稱為氣體發(fā)酵的過程中回收這些碳。今天，在許多厭氧環(huán)境中都發(fā)現(xiàn)了乙酰原，比如在動(dòng)物的腸道中。

不能使用氧氣使得乙酰原在建造生物質(zhì)時(shí)效率較低;他們是慢性子。但有趣的是，這使他們成為更有效率的生產(chǎn)者。

例如，一種典型的糧食作物的能源效率(將陽光轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的地方)可能在1%左右。另一方面，如果太陽能用于提供可再生氫氣用于氣體發(fā)酵(通過醋酸)，這一過程的總能源效率將接近10-15%。

這意味著乙酰原的效率可能是目前大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程的兩倍，這使它們成為一種更便宜、更環(huán)保的選擇。也就是說，如果我們能將這項(xiàng)技術(shù)規(guī)模化。

可持續(xù)的碳循環(huán)

氣體發(fā)酵在中國、美國和歐洲正在擴(kuò)大。從2022年開始，工業(yè)排放的一氧化碳和氫氣將被回收制成乙醇，用于商業(yè)生產(chǎn)航空燃料，從2024年開始，用于生產(chǎn)塑料瓶，甚至用于生產(chǎn)聚酯衣服。

在未來，這種技術(shù)還可以擴(kuò)展到生產(chǎn)制造橡膠、塑料、油漆和化妝品所需的化學(xué)品。

但是，目前氣體發(fā)酵還沒有在商業(yè)上使用二氧化碳，盡管二氧化碳是比一氧化碳大得多的排放源。這在一定程度上是因?yàn)樗鼛砹斯こ毯蜕锕こ痰奶魬?zhàn)，但也因?yàn)樗嘿F。

最近在《水研究》雜志上刊登了一份經(jīng)濟(jì)評(píng)估報(bào)告，幫助繪制了廣泛使用醋酸-二氧化碳循環(huán)利用的路徑圖。

我們發(fā)現(xiàn)一些產(chǎn)品的生產(chǎn)存在經(jīng)濟(jì)障礙，但不是全部。例如，現(xiàn)在利用二氧化碳-醋酸發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)玻璃所需的化學(xué)物質(zhì)是可行的。但與目前的商業(yè)運(yùn)作不同，這將由可再生氫生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)。增加綠色氫氣的可用性將極大地提高我們利用氣體發(fā)酵的能力。

展望未來

澳大利亞有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可能成為這項(xiàng)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。作為世界上最大的綠色氫項(xiàng)目的東道主，我們有能力生產(chǎn)低成本的可再生氫。

未被充分利用的可再生廢物流也可以利用乙酰原實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。例如，廢水處理廠和垃圾填埋場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生大量沼氣。目前它要么作為廢物燃燒，要么產(chǎn)生熱量和電力。

過去的研究表明，沼氣可以在碳中和過程中轉(zhuǎn)化(或“改造”)為可再生的氫和碳。我們發(fā)現(xiàn)碳和氫可以用于氣體發(fā)酵，制造碳中性產(chǎn)品。這將比僅僅通過燃燒沼氣來產(chǎn)生熱量和電力提供多達(dá)12倍的價(jià)值。

政府間氣候變化專門委員會(huì)的報(bào)告顯示，要將全球變暖控制在2℃以內(nèi)，就必須去除二氧化碳。

碳捕獲和儲(chǔ)存在大多數(shù)政府的議程上。但是，如果我們改變我們的思維方式，不再把碳視為廢物，那么我們就可以把我們的經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)從碳處理轉(zhuǎn)向碳再利用。

儲(chǔ)存在地下的二氧化碳沒有任何價(jià)值。如果我們利用它來生產(chǎn)產(chǎn)品，充分利用它的潛力，就可以支持無數(shù)行業(yè)走向可持續(xù)生產(chǎn)。