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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将這一名詞定義為“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，即将排放的二氧化碳通過收集分離然後壓縮埋起來，将氣态的碳收集起來，被認為是最安全，也是最可行的一種方式。

對于此，現在，從大氣采取二氧化碳後，制作成碳複合材料的“空氣直接采集技術”（DAC）正在受到世界範圍内的關注。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還展示出了對于革新能源明天的極大潛力。

最安全的地球工程

衆所周知，全球變暖是由溫室氣體造成的。溫室氣體濃度的增加才導緻了地球的升溫，因為這些氣體的存在，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隻有零下19度。

在過去一百年裡，溫室氣體濃度之所以會快速增加，則是因為石油産業的發展，不可否認，石油的開采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，并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年裡，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隻有280ppm。這是過去幾十萬年且有可能是過去2000萬年裡二氧化碳所能達到的最高濃度。

在這樣的背景下，當前全球範圍内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将目标設在2030年。預計到了2040年左右，全球将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，或是光靠去碳化并不能阻止地球暖化——現在，已經有非常多的二氧化碳存在大氣之中，盡管多年來，人們已經采取了大規模的造林、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，則關于社會财富。從過去100年的曆史數據來看，一個國家曆史上二氧化碳累計的排放量和今天的GDP成正比關系——發展中國家和發達國家都遵從這個規律，也就是說，人均曆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，從國家層面來說，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。

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，而這項技術将成為解決地球暖化的關鍵。

地球工程的驚人價值

相較于其他地球工程技術，當前，“空氣直接采集技術”更顯示出改變未來環境與商業的潛能。因為它不隻是單純地改善地球環境，還能利用空氣中的二氧化碳制成許多産品——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，也是制造業、能源及運輪産業的核心資源。

相較于過去的二氧化碳采集技術，今天的二氧化碳采集技術技術已經發展至可以随時随地直接采集大量二氧化碳，并且能生産燃料。

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囪排放的二氧化碳，并将之永久埋在土裡。局限是，這項技術必須大規模集中興建工廠。而今天的DAC技術則可以随時進行采集且完全獨立設置。最常見的DAC技術，是利用巨型風扇吸取周圍的空氣，再過濾并捕捉二氧化碳。

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，經過化學反應産生碳酸鈣，再将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産品。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，空氣捕捉生産的燃料将能在經濟上與傳統原油競争。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總部位于加拿大卡加利，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，并聲稱可以捕捉到每噸94 美元的二氧化碳。他們的目标是在 2021 年時達到每日生産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“空氣直接采集技術”已經在商業領域嶄露頭角，而DAC當前所展現出的商業價值，還隻是一個開始。

颠覆能源的格局

空氣直接采集技術的發展，除了改善地球環境，還能利用空氣中的二氧化碳制成許多産品，更重要的，是在能源領域掀起的颠覆——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産燃料的話，燃料就能自給自足。

石油資源的分布催生了龐大的石油産業。根據2020年BP統計數據顯示，世界石油儲量分布極不均衡，一半以上可探明儲量分布在中東地區，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。由于資源禀賦占絕對優勢，油氣産業基本是中東國家的主要經濟支柱，由于開發條件優越，開采成本較低，使其在石油市場上具有極強的競争實力。

自OPEC國家成立後，中東國家在世界石油市場中長期處于石油主導地位。從中東石油資源方面看，中東國家作為世界最大的石油生産富集區，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，占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。

并且，全球石油資源分布的不均衡，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系到世界各國的發展。比如，作為石油生産大國的俄羅斯，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。對于此，DAC将從根本上重新定義資源的分配，在将來，DAC技術的先進與否，将成為新的資源能力。

另外，繼水資源後，地球上使用最廣的元素就是混凝土，混凝土占了現在全球二氧化碳排放量的 7%。未來，全球還将會需要相當大量的塑膠及建築材料。如果将 DAC 捕捉到的二氧化碳注人水泥的話，混合物的強度會增強，就能制作成更堅固的水泥。基于此，人們将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。

也就是說，人們可以利用 DAC 技術，以更便宜的成本生産更堅固的水泥。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還可以應用在太空産業。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”，我們必須生産出足以供我們居住在火星的燃料、用3D打印制作零件及建築材料等，而DAC 技術可以在所有的生産過程中發揮助力。

就地球工程來說，盡管地球工程存在已知或未知的風險，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，而在一衆地球工程的方案中， 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。

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