「硅谷鋼鐵俠」馬斯克有兩個(gè)人生目標(biāo)，一個(gè)是推廣電動車，一個(gè)是移民火星。前一個(gè)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，后一個(gè)正在進(jìn)行中，但什么時(shí)候?qū)崿F(xiàn)不好說。

現(xiàn)在，馬斯克有了第三個(gè)目標(biāo)。

就在馬斯克宣布花 440 億美元收購?fù)铺氐那皫滋欤? 月 22 日，他花 1 億美元支持的除碳大賽公布了第一批大獎里程碑獎的獲獎名單。

(資料圖)

這 15 支團(tuán)隊(duì)平分了 1500 萬美金，各顯神通地將空氣中的二氧化碳捕捉并封存或者利用起來，它們都要證明自己的技術(shù)可以每年去除 1000 噸二氧化碳。

這場大賽的最終大獎將在 2025 年頒發(fā)，前三名將分別獲得 5000 萬美元、2000 萬美元、1000 萬美元的獎勵(lì)。

除了這場大賽，上半年在碳捕集技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生的融資都以億美元為單位。4 月初，瑞士初創(chuàng)企業(yè) Climeworks 完成 6.5 億美元融資；Alphabet（谷歌母公司）、 Meta（Facebook 和 Instagram 所有者）、Stripe、Shopify 和麥肯錫聯(lián)手發(fā)起一個(gè)投資項(xiàng)目，這些公司表示，他們將在未來十年投資 9.25 億美元用于碳去除技術(shù)。

在一些預(yù)測中，2022 年有關(guān)碳捕獲與封存商業(yè)項(xiàng)目的總支出就將達(dá)到 44 億美元，預(yù)計(jì) 2023 年全年達(dá)到 110 億美元，甚至到 2040 年，碳捕集與利用的市場規(guī)?？赡苓_(dá)到 5500 億美元。

這個(gè)把排放的二氧化碳再「抽」出來封存的技術(shù)，如何有千億美元市場？

更重要的是，它能否真的解決氣候問題？

01 馬氏「大獎賽」

2021 年 1 月 21 日，馬斯克在推特發(fā)起這場除碳大賽。在推文中，馬斯克稱將捐贈 1 億美元以獎勵(lì)優(yōu)秀碳捕集技術(shù)。2 月 8 日，美國非營利性基金會 XPRIZE 宣布，由馬斯克和馬斯克基金會贊助的 1 億美元 XPRIZE 碳捕集大賽（$100M XPRIZE for Carbon Removal）即日成立。

馬斯克和 XPRIZE 基金會想用競賽獎勵(lì)的方式，來推動碳捕集技術(shù)的創(chuàng)新。XPRIZE 基金會本就是一家致力于以競賽的方式推動技術(shù)發(fā)展造福人類的非盈利組織，1995 年在美國加州創(chuàng)立。這場大賽旨在用碳捕集技術(shù)解決人類面臨的最大威脅：應(yīng)對氣候變化和重新平衡地球的碳循環(huán)。

「時(shí)間就是生命！」煽動力極強(qiáng)的馬斯克，在推文中呼吁大家「不惜一切代價(jià)」，希望「參賽團(tuán)隊(duì)能夠構(gòu)建可實(shí)施的十億噸級碳去除方案?！?/strong>

馬斯克呼吁｜圖片來源：XPRIZE 官網(wǎng)截圖

競賽的規(guī)則簡單，需要參賽團(tuán)隊(duì)展示現(xiàn)有的每年去除 1000 噸二氧化碳的技術(shù)方案，同時(shí)要以除碳 100 萬噸的規(guī)模建模進(jìn)行成本估算，證明未來如何實(shí)現(xiàn)每年 10 億噸二氧化碳去除的長遠(yuǎn)目標(biāo)，以贏得豐厚獎金。

大賽分階段進(jìn)行，去年 11 月，XPRIZE 基金會公布了「碳去除競賽」（Carbon Removal Competition）發(fā)放了第一筆學(xué)生組別的獎金共 500 萬美元，獎金由 23 個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得。

一年后的世界地球日，2022 年 4 月 22 日，大賽的第一批里程碑大獎獲獎名單公布，15 支獲獎團(tuán)隊(duì)來自澳大利亞、加拿大、法國、冰島、肯尼亞、荷蘭、菲律賓、英國和美國，平分了 1500 萬美金的里程碑獎，每個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得 100 萬美元。同時(shí)有 25 支學(xué)生團(tuán)隊(duì)分別獲得 20 萬美元的支持。

四年后，在 2025 年的決賽中，前三名將分別獲得 5000 萬美元、2000 萬美元、1000 萬美元的獎勵(lì)。

誘人的獎勵(lì)背后所需要的核心技術(shù)「碳去除」，是一項(xiàng)早就存在的技術(shù)，解釋起來也并不復(fù)雜，就是把空氣中的二氧化碳捕捉、封存和利用起來。專業(yè)名詞叫做碳捕捉、封存和利用技術(shù)「CCSU」，是在二氧化碳捕集與封存（CCS，Carbon Capture andStorag）的基礎(chǔ)上增加了「利用」(Utilization)。

除了馬斯克，向來致力于氣候問題的比爾·蓋茨也花了大量時(shí)間精力投入到碳捕集技術(shù)中。蓋茨和他的氣候基金，曾投資過多家碳捕集公司——Carbon Engineering、Sustaera 和 Verdox Inc. 等。

兩大超級富豪同時(shí)看中的碳捕捉技術(shù)背后，是氣候問題的嚴(yán)重性——達(dá)到碳中和的目標(biāo)，僅僅「減碳」不夠，還需要「負(fù)碳」。

目前人類為阻止全球變暖已經(jīng)作出了種種努力，2015 年《巴黎協(xié)定》設(shè)定的指導(dǎo)性長期目標(biāo)，希望將本世紀(jì)全球的升溫幅度控制在工業(yè)化前水平的 1.5℃內(nèi)，去年于英國格拉斯哥召開的 COP 26 亦使各國作出承諾。

但全球變暖的趨勢沒有減緩。

今年 4 月，世界氣象組織國際氣候變化專門委員會（IPCC）最新發(fā)布的一份氣候通報(bào)《全球升溫 1.5℃特別報(bào)告》稱，2022 年至 2026 年中的某一年，將很可能成為有記錄以來最熱的一年，并且有 50% 的概率比工業(yè)化前水平高出 1.5℃，這一數(shù)字暫時(shí)達(dá)到了《巴黎協(xié)定》設(shè)定的較低目標(biāo)。

世界氣象組織秘書長塔拉斯表示，1.5 攝氏度這個(gè)數(shù)字并不是隨機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)字，這個(gè)指標(biāo)表明氣候變化將給人類乃至整個(gè)地球造成損害。

根據(jù) IPCC 的估計(jì)，在一切照舊的情境下，本世紀(jì)末的全球平均氣溫最高可能會升高 6℃；若要在 2050 年要將全球氣溫上升幅度控制在 2℃以內(nèi)，每年則需凈移除 100 億噸二氧化碳，人類必須在 21 世紀(jì)結(jié)束之前，除掉大氣中一千億至一萬億噸 CO?。

人類社會的發(fā)展仍舊無法離開碳排放，要實(shí)現(xiàn)碳中和解決氣候問題，就必須將已經(jīng)產(chǎn)生的碳進(jìn)行「去除」。而馬斯克贊助的大賽瞄準(zhǔn)的，正是直接清除空氣中的二氧化碳的技術(shù)。

02「除碳」看技術(shù)，也看成本

贏得除碳大賽的獎金的標(biāo)準(zhǔn)只有一個(gè)，就是看團(tuán)隊(duì)的技術(shù)方案能去除多少噸「碳」。

本次里程碑獎的 15 支獲獎團(tuán)隊(duì)都需要有實(shí)現(xiàn)年均去除二氧化碳 1000 噸的實(shí)力，并且要具備擴(kuò)展至年均十億噸規(guī)模除碳能力的潛力。三年后，有資格爭奪 XPRIZE 碳捕集大賽 5000 萬美元大獎的團(tuán)隊(duì)，也同樣最少要具有年均去除二氧化碳 1000 噸的能力。

這 15 支團(tuán)隊(duì)的技術(shù)路徑主要涉及空氣、土地、海洋和巖石四個(gè)，致力于降低碳捕捉、輸送、封存和利用這一些動作中各個(gè)環(huán)節(jié)的成本，或者提供更多有益可能，比如改善土壤、海洋的環(huán)境。

空氣去碳

空氣路徑是目前最主要的碳去除途徑之一，即直接從空氣中捕獲并封存二氧化碳。根據(jù)國際能源署的統(tǒng)計(jì)，自 2020 年初以來，各國政府已承諾投入近 40 億美元開發(fā)和部署直接空氣捕集（Direct Air Capture, DAC）。該路徑也是本次里程碑獎中獲獎數(shù)量最多的一類，共有六個(gè)項(xiàng)目。

從空氣路徑捕捉二氧化碳的流程可以簡單理解為，先通過裝置收集空氣中的二氧化碳，再將收集到的二氧化碳封存或利用起來。

荷蘭初創(chuàng)企業(yè) Carbyon 致力于用新的材料降低空氣捕碳成本。其研制出一種有巨大內(nèi)表面的纖維膜材料，通過轉(zhuǎn)鼓裝置快速擺動，可以有效地從空氣中捕獲二氧化碳，這項(xiàng)設(shè)計(jì)使其相比同類技術(shù)有著更高的能源效率和更低廉的制造成本——目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 50 歐元/噸二氧化碳捕獲成本。

目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 50 歐元/噸二氧化碳捕獲成本｜圖片來源：Carbyon 官網(wǎng)截圖

土地去碳

土地路徑的主要思路為把二氧化碳和土地結(jié)合達(dá)到去除目的，包括利用土壤碳和生物炭等技術(shù)進(jìn)行碳捕獲與封存。在土壤中，本就存在大量二氧化碳，土壤碳庫在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫中占比達(dá)到 90% 以上，是大氣碳庫的 3 倍。這也給捕集到的二氧化碳提供了好去處，——這一技術(shù)路徑中，二氧化碳固化后的生物炭，既能進(jìn)行穩(wěn)定的碳封存，也可作為一種高效的土壤肥料。

有五個(gè)獲獎團(tuán)隊(duì)采納了這一路徑。美國艾奧瓦州立大學(xué)生物經(jīng)濟(jì)研究所（BEI）的團(tuán)隊(duì)的固碳技術(shù)核心「熱解」過程中，生物質(zhì)可以在沒有氧氣的情況下被加熱，產(chǎn)生的「生物炭」。在其案例中，該技術(shù)在一年時(shí)間里以生物炭形式封存了多達(dá) 4600 噸的二氧化碳。

法國團(tuán)隊(duì) NetZero 則嘗試從熱帶發(fā)展中國家的農(nóng)業(yè)廢棄物中提取碳，并將其轉(zhuǎn)化為生物炭。該團(tuán)隊(duì)站點(diǎn)位于喀麥隆最大的咖啡加工廠旁邊，能夠直接獲得咖啡殼，從中生產(chǎn)約為每年 1500 噸生物炭。

從左到右，玉米含：生物炭+肥料、僅生物炭、僅肥料對照｜圖片來源：NetZero 官網(wǎng)

海洋去碳

走海洋路徑的有三支團(tuán)隊(duì)，能夠在捕碳的同時(shí)改善海洋生態(tài)并扭轉(zhuǎn)過量二氧化碳導(dǎo)致的海水酸化問題。

其中 Climate Foundation 開發(fā)的「海上造林」系統(tǒng)，通過深水灌溉促進(jìn)大型藻類生長，并以此固定海水中的碳。其捕獲的碳可封存數(shù)百上千年之久，并將使原本貧瘠的海洋生態(tài)得到大大改善。

巖石去碳

本次使用巖石路徑僅有一位獲獎?wù)撸瑏碜约幽么蟛涣蓄嵏鐐惐葋喆髮W(xué)的 Carbin Minerals 利用尾礦廢料，通過碳礦化過程直接從大氣中永久去除二氧化碳，可促進(jìn)礦場的碳中和轉(zhuǎn)變，并同時(shí)生產(chǎn)能源轉(zhuǎn)型所必需的金屬。該技術(shù)具有十億噸級別的捕獲和永久封存大氣二氧化碳的潛力，致力于解決礦場這個(gè)碳排放大戶。

大賽中有中國團(tuán)隊(duì)的身影，學(xué)生組別的全球 18 支隊(duì)伍從 4251 個(gè)參賽團(tuán)隊(duì)中脫穎而出，每支團(tuán)隊(duì)獲得 25 萬美元的獎勵(lì)，其中有兩支來自中國。

東北大學(xué)的 Answer of Biochar（AOB）團(tuán)隊(duì)利用煉鋼廠的余熱資源生產(chǎn)生物炭進(jìn)行持久穩(wěn)定的碳封存。該技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠進(jìn)行低成本、低能耗且大規(guī)模的應(yīng)用。

另外一支獲獎隊(duì)伍是由河海大學(xué)、天津大學(xué)、上海海洋大學(xué)和中國水產(chǎn)科學(xué)研究院的學(xué)生與導(dǎo)師聯(lián)合組成的 Kelp Farm Career (KFC)，他們運(yùn)用在油氣開采平臺中常見的錨泊技術(shù)培育大型海藻養(yǎng)殖床，利用海藻的光合作用吸收二氧化碳，具有去除千億噸二氧化碳的潛力。

北京的原初科技有限公司也闖入了里程碑獎的 Top 60 決賽圈。原初科技的技術(shù)，可以直接從大氣或工業(yè)排放點(diǎn)源中捕獲二氧化碳，并將其礦化成為具有高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的碳酸鈣產(chǎn)品。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低能耗、低成本、持續(xù)性、規(guī)?；奶既コЧ⒄谶M(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化部署。

除了硅谷富豪捐助的大獎賽，「參賽者」們?nèi)绱恕竷?nèi)卷」的動力，還有一個(gè)重要原因，就是「碳捕捉」這個(gè)市場已經(jīng)成為新的風(fēng)口。

03 五千億美元的新市場

雖然碳捕捉技術(shù)并不新鮮，中文搜索網(wǎng)站能查到的最早學(xué)術(shù)研究出現(xiàn)在 2003 年，但是這個(gè)商業(yè)化進(jìn)程一直以來規(guī)模很小。

截至 2021 年年中，全球只有大約 30 個(gè)大型項(xiàng)目在運(yùn)行，每年鎖定 400 萬噸二氧化碳，僅占全球排放量的 0.1%。到目前，這項(xiàng)技術(shù)仍有很大瓶頸，要大規(guī)模使用達(dá)到去除空氣中大量二氧化碳的水平，所需成本極高。

但當(dāng)下，隨著全球?qū)夂騿栴}和碳中和的共識越來越強(qiáng)烈，相關(guān)市場規(guī)模在急速擴(kuò)大。PICC《全球升溫 1.5℃特別報(bào)告》里提到實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的七種實(shí)現(xiàn)途徑，其中只有一種不包括碳捕捉。

碳捕捉技術(shù)的減排貢獻(xiàn)量方面，綜合聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會、國際能源署、國際可再生能源機(jī)構(gòu)的預(yù)測，全球碳捕集、利用和埋存減排貢獻(xiàn)量將在 2030 年達(dá)到 1.0 億-16.7 億噸/年，在 2050 年達(dá)到 27.9 億-76.0 億噸/年。

市場規(guī)模預(yù)測中，挪威能源研究機(jī)構(gòu) Rystad Energy 的研究表明，未來三年的全球碳捕集與封存累計(jì)將超過 500 億美元。其預(yù)計(jì) 2022 年宣布的有關(guān)碳捕獲與封存商業(yè)項(xiàng)目的總支出將達(dá)到 44 億美元，高于去年的 28 億美元，預(yù)計(jì) 2023 年全年達(dá)到 110 億美元。市場咨詢公司 Lux Research 2021 年的報(bào)告指出，到 2040 年，碳捕集與利用的市場規(guī)?？赡苓_(dá)到 5500 億美元。

相較于國外，國內(nèi)碳捕捉項(xiàng)目發(fā)展仍處于技術(shù)積累階段，但需求和市場已經(jīng)顯現(xiàn)。根據(jù) IEA（國際數(shù)據(jù)能源基金會）數(shù)據(jù)，碳中和目標(biāo)下中國 CCUS 減排需求為：2030 年 0.2-4.08 億噸、2050 年 6-14.5 億噸、2060 年 10-18.2 億噸。

2021 年 9 月 22 日，我國出臺的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中，CCUS 被列入綠色低碳重大科技。今年 1 月 29 日，我國首個(gè)百萬噸級 CCUS 項(xiàng)目——齊魯石化-勝利油田 CCUS 項(xiàng)目正式建成。該項(xiàng)目捕集齊魯石化生產(chǎn)排放的二氧化碳，后通過管道運(yùn)輸?shù)?80 公里外的勝利油田，封存到地下，用于驅(qū)油增產(chǎn)。

不過碳捕集的「走紅」一直備受質(zhì)疑。花費(fèi)大量成本將如此龐大的空氣「過濾」，對于其最終目的——阻止氣候變暖來說，究竟有多少作用？

首先對于阻止氣候變暖來說，源頭是控制溫室氣體的排放，排放的大頭是化石能源的使用。人類使用能源的需求不可能消失，化石能源如果不能被清潔能源更大規(guī)模地替代，捕捉和封存的這點(diǎn)兒二氧化碳終究趕不上燃燒化石燃料的排放。

另外這項(xiàng)技術(shù)自身面臨著成本問題的瓶頸。據(jù)全球 CCS 研究所報(bào)告《TECHNOLOGY READINESS AND COSTS OF CCS》，碳捕集成本隨捕集源的二氧化碳濃度降低而升高：當(dāng)二氧化碳濃度較高時(shí)（如化肥和煤化工廠等），碳捕集成本目前大約為 10 美元/噸二氧化碳；對于鋼鐵/水泥廠等濃度稍低的捕集源，碳捕集成本最低約為 50 美元/噸二氧化碳；對于天然氣發(fā)電廠等濃度更低的捕集源，目前的成本大約為 100 美元/噸二氧化碳甚至更多。

所以直接空氣捕捉技術(shù)是最貴的一種。剛剛在 4 月初獲得 6.5 億美元融資的瑞士初創(chuàng)企業(yè) Climeworks 目前的成本為每噸 600-800 美元，到 2030 年前該技術(shù)的成本有望降至 250-300 美元。

Climeworks 在冰島的「Orca」直接空氣捕集設(shè)施｜圖片來源：Climeworks 官網(wǎng)

根據(jù)中金報(bào)告測算，當(dāng)前國內(nèi)化工行業(yè) CCS 技術(shù)平均成本約為 403 元/噸，其中碳捕捉、封存、運(yùn)輸成本占比分別為 56%、24%、19%。

對于這項(xiàng)技術(shù)過程能否真正減碳也存在質(zhì)疑。2022 年 2 月發(fā)表于《自然-通訊》的一篇文章指出，注入二氧化碳可能會降低混凝土的抗壓強(qiáng)度，而為了保持抗壓強(qiáng)度所需的輔助膠凝材料生產(chǎn)的碳排放、二氧化碳捕集、傳輸和儲存過程的排放等都不容忽視。在某些情況下，在混凝土行業(yè)應(yīng)用碳捕集與利用技術(shù)不僅不能減排，甚至可能排放更多的二氧化碳。

碳捕捉技術(shù)在商業(yè)化進(jìn)程中也屢屢碰壁。Climeworks 吸收二氧化碳的機(jī)器在獲得 6.5 億美元融資后的兩個(gè)星期就停工了，經(jīng)營方表示，這是因?yàn)闄C(jī)器無法承受冰島的嚴(yán)寒。

據(jù)英國環(huán)境科學(xué)作者弗雷德·皮爾的文章指出，15 年前，英國航空企業(yè)家理查德·布蘭森發(fā)起「維京地球挑戰(zhàn)」，為一項(xiàng)大氣溫室氣體移除技術(shù)投資了 2500 萬美元。但在 2019 年，這個(gè)項(xiàng)目靜悄悄地撤下了。弗萊德曼在最近的一條推文中評價(jià)道，這個(gè)項(xiàng)目制造了「一大堆噱頭、糟糕的設(shè)計(jì)和一場沒有贏家的失敗」。

1 億元獎金的大賽背后，用商業(yè)推動氣候問題的解決，可能是一條充滿質(zhì)疑，但又無法避免的旅途。

參考文章：

https://spectrum.ieee.org/carbon-removal-x-prize-finalists

https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_18242403

http://www.zhishifenzi.com/news/multiple/12364.html

https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2022/03/CCE-CCS-Technology-Readiness-and-Costs-22-1.pdf

*封圖來源：XPRIZE 官網(wǎng)