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方展策

方展策

少年时,曾研习 Geographic Information System,可惜学无所成,侥幸毕业。成年后,误打误撞进入传媒圈子,先后在印刷、电子、网络媒体打滚,略有小成。中年后,修毕信息科技硕士,眼界渐扩,决意投身初创企业,窥探不同科技领域。近年,积极钻研数据分析与数码策略,又涉足 Location Intelligence 开发项目;有时还会抽空执教鞭,既可向他人分享所学,亦可鞭策自己保持终身学习。

碳废气都可回收再造?酿酒、织布、造钻石都行!

2022-06-13 13:44
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   从工厂烟囱排放的二氧化碳,可以回收再造成布料、钻石、甚至伏特加酒,这绝对不是天方夜谭,而是现正进行中的新型绿色产业。有不少初创企业家认为,只是把捕获的二氧化碳封存在地底,着实有点浪费,倒不如善加利用,再制造成具商业价值的负碳排产品(Carbon Negative Products),因而衍生出“碳捕集、再利用与封存”技术方案,创造新一波的绿色商机。


二氧化碳再利用近年受重枧


   “碳捕集与封存”(Carbon Capture and Storage,CCS)现已被视为减缓全球暖化的重要方法之一;如在此基础上加入“再利用”的考虑,则会衍生出“碳捕集、再利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,CCUS)技术。


为了减少二氧化碳的排放,全球各国除积极发展绿色能源外,也开始研发“碳捕集、再利用与封存”技术:收集燃煤发电厂或工厂排放的二氧化碳,再利用来制造成各式各样的产品。这种负碳技术被视为迈向净零碳排的最后一哩路。(图片来源:Pixabay.com)


   CCUS技术是将燃煤发电厂、钢铁厂、或化工厂等排放的二氧化碳分离收集起来,转化成化工原料,再用来制造成各式消费性产品;换言之,这是把二氧化碳永久封存在产品内,避免排放到大气中。其实,这样的负碳技术已发展了数十年,但因为成本过高,以致一直未获市场重视。


   不过,当欧盟“碳边境调整机制”(Carbon Border Adjustment Mechanism)将于2026年正式启动,令到碳中和从道德呼吁,变成企业必须面对的碳边境税,迫使企业投入绿色转型,于是负碳技术在近两年才开始吸引投资者的关注,得以快速萌芽发展。


   国际市调机构Allied Market Research评估,全球CCUS市场将以每年13.8%的复合增长率成长,及至2030年市场规模将达到70亿美元(约546亿港元)。


Lululemon回收碳织造布料


   2021年7月,加拿大体育休闲服品牌Lululemon发表全球首件由碳回收布料制成的瑜珈服,震撼业界。Lululemon背后的技术合作伙伴是生物初创企业LanzaTech。该公司的主要业务是,把碳废气转化成乙醇,然后销售给下游工厂当作化工原料或燃料。


Lululemon跟LanzaTech合作,把碳废气用细菌转化成乙醇,再制造成化纤原料乙二醇,用作生产碳再造聚酯纤维“FENC TOPGREEN Bio3-PET”,其外观、特性均跟传统聚酯纤维相若。(图片来源:LanzaTech官网)


   LanzaTech表示,其碳再造技术有点像酿制啤酒:先从工厂捕获碳排放气体,跟着放入装满梭菌(Clostridium)的大桶中;这种来自兔子肠道的细菌会“吃掉”这些碳废气,并生成乙醇(Ethanol)。


   接下来,LanzaTech把这些乙醇的后续生产任务,交棒给一系列合作厂商:石化产品制造商India Glycols将乙醇转化为乙二醇(Ethylene Glycol),用作化纤产业的基础原料;远东新世纪(Far Eastern New Century)则把乙二醇转换成聚酯(Polyester)原料,让Lululemon用来织造聚酯纤维布料。


碳回收布料生产成本仍偏高


   然而,这种碳回收聚酯纤维的制造成本,却比从石油提炼生产的传统聚酯为高。究其原委,目前开采页岩油所用的“水力裂解”(Fracking)技术已非常成熟,所以传统石化公司把乙醇变成乙烯(Ethylene),再制造为合成纤维的成本很低。比起LanzaTech要先捕捉碳废气,再转化为乙醇,然后才可进行后续化学制造工序,等于额外多加一个生产步骤,推高了整体成本。


   如此看来,在生产流程中引入CCUS技术,绝非符合成本效益之举。幸好,在欧盟碳关税的压力下,加上各国政府开始对绿色企业给出各项优惠政策,下游生产商依然倾向使用回收碳作生产原料。Lululemon于2020年公开承诺,2025年前将会从永续来源采购75%的原料;2030年前旗下所有产品都会由永续原料制造。


   除织造布料外,回收碳还可以用来生产人造钻石。近年,年轻世代族群对人工钻石的接受度愈来愈高,不但因为其质量已达到接近天然钻石的效果,更因为其生产过程不会破坏环境和产出碳排放。国际顾问机构Bain & Company的调查报告指出,美国、中国、印度年轻消费者在选购钻石珠宝时,开始将永续发展视为消费决定的考虑因素之一。


除Lululemon以外,LanzaTech也有跟时装品牌ZARA合作,利用碳再造布料来织造出“Sustainable Innovation Hub”系列环保时装。(图片来源:ZARA官网)


Aether空中取碳制造钻石


   俄乌战争爆发后,美国禁止进口俄国国营钻石开采集团阿罗莎公司(Alrosa)的产品。该公司是世上最大的天然钻石生产商,占全球钻石生产量的3成,此番禁运遂使钻石供应出现巨大缺口,惟其他国家钻石矿商却难以在短时间内增产,所以这个市场空隙很有可能被人造钻石进入填补。


   随着人造钻石日渐走红,全球首家以碳捕捉技术生产钻石的初创公司Aether Diamonds,也开始受到市场关注。该公司从空气中捕获二氧化碳后,再混入氢,合成为碳氢化合物(Hydrocarbon),跟着放进由绿色能源驱动的“化学气相沉积反应器”(Chemical Vapor Deposition Reactor),3至4周后便可以生成原钻晶体;最后,把这些晶体交由珠宝工匠切割、抛光和润色,便可成为钻石制成品。


图中在Aether官网上发售的钻戒(镶有1.5克拉与0.5克拉负碳钻石),定价为25,898美元(约20.2万港元),其减碳量为16公吨,可抵销一名美国人3.2年的碳足迹。(图片来源:Aether Diamonds官网)


   传统钻石矿商从矿场开采和生产天然钻石,过程中每克拉钻石会排放143磅二氧化碳。相反地,Aether每制造1克拉人造钻石,则可以从大气中移除20公吨的二氧化碳。因此,对环保意识日渐高涨的年轻消费者来说,这种负碳钻石就变得更具吸引力。


传统钻石矿业经常被批牵涉到血钻问题——矿商以非法手段奴役工人开挖钻石,衍生出很多不人道事件。Aether在实验室中用碳制造钻石,过程中既没有劳役矿工,又没有产生碳排放,可说是符合环保与人道主义的生产方式。(图片来源:Pexels.com)


   Aether在2021年年中已开始向客户交付首批负碳钻石,价格介乎1,100至45,000美元(约8,580至351,000港元)不等。该公司承诺,其钻石产品至少已达到接近无色的H级与VS2的钻石净度。


Air Co.用碳捕捉酿制伏特加


   用回收碳制造的产品不仅可以穿戴在身上,更可以喝进肚子里。来自纽约的初创企业Air Company,推出了全球首款由二氧化碳酿制而成的伏特加酒“Air Vodka”。


Air Company表示,每生产一瓶Air Vodka,就会从空气中消除1磅二氧化碳,而制造过程中只会排放氧气和水份。(图片来源:Air Company官网)


   Air Company利用电解方式,先从水中分离出氢气和氧气,再从大气中捕捉二氧化碳,接着将氢气和二氧化碳放进“碳转化反应器”(Carbon Conversion Reactor),转化为无杂质的乙醇,再将之与水混合,酿制成伏特加酒。


   该公司希望透过碳转化技术,每年可以消除逾46亿吨二氧化碳,等于全球10.8%的碳排放量。这种伏特加酒对减碳似乎是很有价值,惟价钱却绝不便宜——一瓶50毫升的Air Vodka 索价79.99美元(约624港元)。


   除伏特加酒外,Air Company的碳转化反应器还可以制造出香水和洗手液,如此用途广泛的负碳技术,当然吸引了不少投资者垂青。2022年4月,Air Company获得3,000万美元(约2.34亿港元)的A轮融资,由Carbon Direct Capital Management负责领投,参与投资者包括丰田风投(Toyota Ventures)、JetBlue Technology Ventures等。


Air Company联合创办人格雷戈里·康斯坦丁(Gregory Constantine)表示,透过A轮融资获取的新资金,将用于研发火箭燃料的碳转化技术,跨足航天领域。(图片来源:Air Company官网)


CCUS或带来企业道德风险


   可是,CCUS技术的最大挑战始终是成本。《麻省理工学院科技评论》(MIT Technology Review)指出,国际社会必需在2100年前从大气消除1,000亿至1兆吨的二氧化碳,始能将全球升温限制在摄氏1.5度之内。现时碳捕捉每吨成本大概为600美元(约4,680港元),若要收集1兆吨碳,成本高达600兆美元(约4,680兆港元),相当于全球每年GDP的7倍以上。如要进一步将回收碳转化为其他产品,当然还要花费更多额外成本。


   绿能科技新闻网站Cleantechnica估算,如果要捕获全球每年碳排量的10%,需要过滤3.16亿个美国大峡谷的空气;能够处理如此庞大空气流量的过滤设施,规模将会比过去百年内全球兴建的石油与天然气设施还要大上100倍。这样庞大的碳捕捉设施根本上是难以实现!


   英国廷德尔气候变化研究中心副主任安德森教授(Kevin Anderson)与挪威奥斯陆国际气候及环境研究中心主任彼得斯(Glen Peters),在学术期刊《科学》(Science)上撰文提醒大家,千万不要对碳捕捉技术有过高期望,因为这项技术的规模有限,倘若过分依赖,可能会构成巨大的企业道德风险。


   假如未来有一天,碳捕捉技术终于发展至符合成本效益,那么是否意味着各大企业可以“名正言顺”地放弃节能减排呢?若然企业主管相信,有了便宜的碳捕捉方案,就不用改变高碳排的生产方式,甚至无需采用可再生能源,最终只会让全球减碳目标停滞不前。


   不过,也有评论认为,面对着气候变迁的威胁,研发碳捕捉技术、发展绿色能源、以及引入低碳生产流程等减碳方法,不该只择其一,而是要兼收并蓄,拥抱所有可行性方案。根据国际能源总署的推算,2018年至2050年间全球累计的减碳量,主要来自提升能源效率(37%)、转用可再生能源(32%)、以及采用CCUS技术(14%)。由此可见,CCUS亦是达成永续发展的关键技术之一。

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