弗兰德斯|你呼出的 CO?，他们想把它变成「汽油」
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未来 ， 二氧化碳可能不够用了 。
作者 | 雪小顽
编辑 | 靖宇
在位于旧金山湾区的实验室里 ， 尼古拉斯·弗兰德斯（Nicholas Flanders）站在一个亮晶晶的金属箱子面前 。 箱子的大小和洗衣机差不多 ， 内部是一层层金属板 ， 像三明治一样叠放起来 。 金属板里面的填充物是黑色的聚合物电解质膜 ， 表面有特制的金属催化剂涂层 。
弗兰德斯把这个箱子称为「能够吃碳的黑色叶子」 。 就像植物的叶子可以利用二氧化碳、水和阳光来制造有机物一样 ， 这个箱子可以进行「工业光合作用」 ， 只使用水和可再生电力 ， 将二氧化碳转化为传统上需要化石燃料才能制成的重要化学品、材料和燃料 ， 副产品只有氧气 。
弗兰德斯是一家初创公司 Twelve 的联合创始人兼 CEO 。 Twelve 成立于 2015 年 ， 是一家碳转化公司 ， 主张「用空气制造必需品 ， 而不是石油」 。
去年 8 月 ， Twelve 通过电解二氧化碳 ， 试验制造出了世界上第一种碳中和、无化石的喷气燃料 。 「这是一种对待碳的全新方式 。 」弗兰德斯说 ， 「我们可以在经济活动中直接消除碳 ， 而不是先把它从地下挖出来之后 ， 再想办法抵消掉 。 」
做碳转化和碳利用业务 ， Twelve 不是独一家 。 很多公司开始利用工业排放的二氧化碳 ， 或者直接从空气中捕获二氧化碳 。 无论是食品、伏特加、运动服等生活消费品 ， 还是混凝土、塑料、泡沫等工业材料 ， 都可以用二氧化碳来制造 ， 专门的电商交易市场也开始兴起 。
但并不是所有人都看好这项创新：且不说这类技术能否大规模应用还未经证实 ， 在那之前 ， 人们很可能更肆无忌惮地制造二氧化碳 ， 走向气候保护的反面 。
01
给 CO2 一点「电」
弗兰德斯从小在纽约北部的农场长大 ， 是一个科幻迷 ， 对自然和科技有浓厚的兴趣 。 在麦肯锡从事了一段时间清洁技术业务之后 ， 他考取了斯坦福大学商学院 MBA ， 目标是创办自己的清洁技术公司 。
在斯坦福大学的学生俱乐部 ， 弗兰德斯遇到了两位创业伙伴——肯德拉·库尔（Kendra Kuhl）和埃托沙·凯夫（Etosha Cave） 。
库尔和凯夫在同一个实验室攻读了博士学位 ， 共同研究转化二氧化碳的电催化剂 。 二人当时已经与世界顶级的斯坦福大学 Jaramillo 团队合作 ， 开发了应用于二氧化碳电解还原的旗舰级反应堆 ， 有心将这项技术发明转化为工业级产品 。
三个人一拍即合 。 2015 年 ， 他们共同创办了碳转化公司 Twelve ， 通过创建一个人工碳循环来应对全球气候问题 。
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Twelve 的三位联合创始人（从左到右）：肯德拉·库尔、尼古拉斯·弗兰德斯和埃托沙·凯夫 。 图源 | techstars
公司的核心发明就是那款「能够吃碳的黑色叶子」——一个名为「O12」的新型催化剂装置 ， 可以利用风能、太阳能等可再生资源产生的电力 ， 将二氧化碳和水转化为航空燃料和塑料等有价值的产品 ， 摆脱原来作为碳来源的化石燃料 。
这个装置起初只有邮票大小 ， 经过几个月的试验 ， 装置的体积增加 ， 效率和性能提高了 10 倍 。
从技术原理来看 ， O12 是一种由新型聚合物电解质膜（PEM）构成的电解槽 ， 通过应用可再生电力 ， 将水分子分解为氧气、电子和氢离子 ， 并在阴极上添加特制的金属催化剂 ， 将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气 ， 进而制成聚乙烯、乙醇、乙烯、甲烷和航空燃料等产品 。
Twelve 与美国空军合作 ， 利用碳转化技术生产了第一批无化石喷气燃料 。 视频来源 | BusinessWire
【弗兰德斯|你呼出的 CO?，他们想把它变成「汽油」】一台 O12 的碳转化能力相当于 37000 棵树 ， 或 64 个足球场大小的茂密森林 。 装置可以进入现有的供应链和制造流程 ， 直接与二氧化碳的排放源相连 。 这意味着工业排放者可以从原来的废弃物中创造新的价值 。
O12 技术还可以做到捕获空气中的二氧化碳 ， 将空气中留存的二氧化碳转化为新产品 。
在 Twelve 创办早期 ， 筹集资金是一件让创始人头疼的事 ， 当时的资本并不看好工业领域的科技硬件公司 。 创始团队花了两年时间 ， 在美国劳伦斯伯克利国家实验室的一项环保孵化器项目的支持下 ， 创建了第一台设备原型 ， 还拉上了潜在客户壳牌做背书 。
从 2020 年末开始 ， 融资环境发生改变 ， 越来越多的大型投资机构开始参与清洁技术 。
「创业公司需要巨大的技术突破才能获得资金 ， 这个门槛没有变 。 」弗兰德斯说 ， 「但与我们最初的情况相比 ， 现在是一个真正利好的环境 ， 气候经济的企业家有更多机会获得投资 。 」
去年 7 月 ， Twelve 获得了 5700 万美元的 A 轮融资 。 2022 年 ， Twelve 被 Fast Company 评为全球 50 家最具创新性公司 。
「在我们想象的未来里 ， 化石燃料是博物馆陈列的文物 ， 石油井架都长满了铜锈 。 」创始团队的愿景是 ， 创造一个由工业光合作用驱动的「无化石的未来」 。
02
碳不是「敌人」 ， 是产品
Twelve 开创了一个名为「碳转化」的市场类别 ， 通过消除化学品、材料和燃料中对碳的需求 ， 提供全新的碳排放解决方案 ， 将二氧化碳转化为更具商业价值的碳形式 。
创新点在于「消除」 。 旧有的解决方案是在碳排放之后 ， 想办法抵消 ， 而 Twelve 是直接减少了碳排放 ， 从二氧化碳废弃物中创造收入 。 根据 Twelve 的应用目标 ， 用二氧化碳取代化石原料 ， 可以解决全球近 10% 的碳排放 。
全球航空业每年产生 12 亿吨二氧化碳 ， 是最难实现碳减排的行业之一 。
2020 年 ， Twelve 与美国空军合作 ， 成功从二氧化碳中生产了无化石的喷气燃料 ， 证明了这项技术有效 ， 并且无需对现有的飞机设计和商业法规进行任何更改 。 项目成功后 ， Twelve 开始在全球范围内生产适用于商业和军用航空的燃料 。
如果列出与 Twelve 合作的客户名单 ， 不仅涵盖的领域广 ， 也不乏大公司和知名品牌：
Twelve 与梅赛德斯-奔驰合作 ， 生产了世界上第一个由二氧化碳制成的汽车零部件；与宝洁旗下的汰渍合作制造第一款二氧化碳洗衣粉；与时尚品牌 Pangaia 合作制造太阳镜；为美国宇航局提供工具、燃料和火星上的新鲜空气 。
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世界上第一个由二氧化碳制成的汽车零件 。 图源 | techstars
品牌使用二氧化碳制造的材料和燃料 ， 可以在不影响产品的安全性、性能或功效的情况下 ， 减少碳足迹 。
「我们每天赖以生存的衣食住行 ， 几乎都需要使用碳 。 」创始团队在公开信中写道 ， 「在应对气候变化方面 ， 碳不是我们的敌人 。 相反 ， 我们认为碳是变化的因素 ， 是生命的基石 ， 也是保持世界运转的材料、化学品和燃料的原料 。 」
Twelve 已经打通了碳转化的整个业务链条 ， 在上游的二氧化碳捕获端有合作方 ， 在下游也有购买技术产品的客户 ， 中间还有可再生能源的业务伙伴为 O12 设备提供动力 。 「我们需要每一个人都参与进来 ， 所有的桨一起划船 。 」弗兰德斯说 。
03
无化石的未来 ，
是「一场豪赌」？
和 Twelve 一样 ， 很多初创公司都盯上了碳转化和碳利用业务 ， 用二氧化碳制造商品成了一条热门赛道 。
2017 年成立的初创公司 Air Company ， 正在销售二氧化碳制造的伏特加和香水 ， 并在疫情期间生产了洗手液 。 它与碳捕获初创公司 CarbonQuest 合作 ， 不久后就能使用从曼哈顿办公楼供暖系统捕获的二氧化碳 。 一升伏特加可以消除一磅的二氧化碳 。
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Air Company 用二氧化碳制造的伏特加 。 图源 | Guardian
高档跑鞋品牌 On 去年宣布与美国初创公司 LanzaTech 合作 ， 计划在一年后推出第一双完全由碳制成的鞋子 ， 未来有一半数量的鞋底泡沫将不再由石油化工产品制造 ， 而是由碳制成 。 LanzaTech 拥有一项专利技术 ， 可以从工业排放的碳废物中提取乙醇 ， 乙醇经过一系列化学反应后生成聚乙烯 ， 用来制造泡沫 。
加拿大公司 CarbonCure 成立于 2012 年 ， 是建筑材料领域的佼佼者 。 该公司的核心技术是在混凝土的混合过程中注入二氧化碳 ， 二氧化碳与湿润的混凝土发生反应 ， 迅速生成一种永久的矿物质 。
CarbonCure 将这项技术授权给混凝土制造商 ， 帮对方改造系统 ， 将他们转变为碳技术公司 。 这不仅给混凝土制造商带来了绿色销售的优势 ， 还可以减少约 5% 的水泥含量 ， 节约经济成本 。
「碳的美妙之处在于 ， 你可以用它制造各种不同的东西 。 」密歇根大学机械工程教授、全球二氧化碳倡议负责人沃尔克·西克（Volker Sick）说 。
随着碳转化产品的品类不断增加 ， Expedition Air 和 SkyBaron 等专业的电商市场正在兴起 ， 用来交易此类消费品 。
「我们尚处于一个碳技术产业的早期阶段 。 」纽约大学城市未来实验室的帕特·萨宾斯利（Pat Sapinsley）说 。 萨宾斯利目前管理着一个新的加速器项目 ， 帮助初创企业获得立足点 。
尽管这只是一个新兴行业 ， 大多数活动还处在试验阶段 ， 但据城市未来实验室估计 ， 目前大约有 350 家初创公司希望实现「碳价值」 。
支持者认为 ， 碳利用行业可以帮助实现政府和企业一直以来的零排放承诺 ， 因为单靠可再生电力 ， 显然无法实现这一承诺 。
不过 ， 这项创新也面临质疑 。 如果这项技术真的要为气候环境服务 ， 就需要迅速实现大规模生产 ， 并提供具有价格竞争力的产品 。 德国初创公司 Made of Air 的 CEO 艾利森·德林（Allison Dring）表示 ， 除非我们能大规模生产 ， 否则就没有意义 。
一个更具体的难题是寻找更多客户 。 这些初创公司需要与更大的公司合作 ， 但它们目前很难进入对方现有的供应链 。 以 CarbonCure 公司为例 ， 它为 450 家混凝土生产商提供技术 ， 这个数量几乎是所有碳利用项目的总和 ， 但却只是全球 10 万多家混凝土工厂的九牛一毛 。
另一个瓶颈是如何获取大量且低成本的二氧化碳 。 虽然从工业排放中捕获二氧化碳的技术已经成立 ， 但目前还只是在小范围内进行 。 直接从空气中捕获二氧化碳的技术还不太发达 ， 成本也较高 。 此外 ， 如果二氧化碳是在不同的地方被捕获 ， 还需要基础设施来进行转移 。
「这些开脑洞的技术能否被大规模应用 ， 还未经证实 。 」环境运动组织「地球之友」的政策主管迈克·蔡尔兹（Mike Childs）认为 ， 这是一场押注人类和地球环境的豪赌 。 从源头上减少碳排放 ， 才是限制全球变暖的最佳和最廉价的方法 ， 而这些技术甚至会成为权力阶层放任使用化石燃料的借口 。
*头图来源：CleanTechnica
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极客一问
二氧化碳还有什么神奇的用途？
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