2016全球最热的20大“碳捕获”技术专题（一）

减少碳排放早就成了时髦的流行语，政府、公司、机构都喜欢对此高谈阔论，而真正要付诸实际行动时却往往选择谨小慎微，种种现实问题似乎使这项造福人类的伟大事业总是说的比做的多。转换一下思路，也还有另外一条途径可走，而且更为积极主动，这就是“碳捕获”。7月15日，恰好是总奖金为2000万美金的NRG COSIA Carbon XPRIZE的报名截止日期，近期Biofuels Digest也适时的评出了2016最热的20项“碳捕获”技术，借此机会“翊·化学”将分五个专题跟大家去认识一下这二十项技术到底牛在哪里。

什么是XPRIZE

如果你是一个技术控应该对XPRIZE不会陌生，其中最为大家熟悉XPRIZR项目莫过于“谷歌登月XPRIZE竞赛”，其总奖金额达到3000万美金，号称有史以来规模最大的国际鼓励性质的大奖。

以下是XPRIZE的官方介绍：

“XPRIZE的使命就是寻找我们这个时代的重大挑战——这其中包含了多种国危机和全球危机，以及市场失灵和商业机会，更多是在很多人看来遥不可及甚至是不可能完成的任务。为此我们设计和举办了相应的大奖赛，希望通过技术突破来造福人类。XPRIZE是一种高水准、高激励的竞赛，它力求突破一切极限，推翻一切不可能，让世界变得更加美好。它汇聚世间各种奇想，启迪他人达成相似的目标，以此促进创新，加快积极变化的速度”。

20大“碳捕获”技术之一 Joule Unlimited稀薄空气制燃料

数年来全世界的读者一直关注着Joule Unlimited的命运，他们的一举一动，以及他们直接利用二氧化碳、阳光和水来制造碳氢化合物的远大目标——“稀薄空气制燃料”就像几年前给它起的名字。

这条路上诸多公司半途而废而该公司坚持下来了，现在他们的目标是在2017年建造第一个商业化装置。Joule Unlimited的神奇在很大程度上在于其超级低的生产成本。因为Joule Unlimited的“太阳燃料”（他们这样称呼，而不是用生物燃料）可与价格50美金每桶的原油进行竞争。

是的，这就是Joule Unlimited的路线。在这条路线的秘密武器是ADM。这里的ADM可不是阿彻丹尼尔斯米德兰公司（Archer Daniels Midland）。实际上这是一种酶，烷烃脱羧单加氧酶（alkane decaboxylative  monooxygenase），这种酶在二氧化碳和阳光的存在下可以将烷醛结构转变成烷烃结构。

20大“碳捕获”技术之二 Algenol生物燃油制造流程

位于美国佛罗里达（Florida）迈尔斯堡市（FortMyers）的生物能源公司Algenol，因为开发了利用蓝绿藻生产乙醇和其他燃料的技术正为越来越多的人所认识。这种海藻并不依赖于粮食作物作为原材料，而是利用阳光与盐水将空气中的C02和工业排放物转变成燃料同时可以急剧减少碳足迹、成本和用水量。这是对公司、对社会、对环境多赢的方案。该项工艺具有潜力引发该领域的技术革命，减少燃料生产的碳足迹。

Algenol的混合型海藻被放置在专有的光生物反应器（proprietary photobioreactors,PBRs）中在盐水中生长,这样可以最大化的减少异养污染物和减少用水量。

光饱和是水生植物的光合作用的常见壁垒，发生在光子吸收速率大于藻类能利用光子的速率，（例如碳固定），因此多余的光子能量在非专属光反应流程中被浪费掉了。相对于平行系统，Algenol的纵向PBR系统提供了一个生产能力的优势，即通过利用PBR更大的表面积传递一个稀释的的福照度，从而限制了光饱和。

20大“碳捕获”技术之三 CarbonCure用废二氧化碳制造混凝土

CarbonCure科技开发了一项技术，可以通过循环使用CO2废气转变成环保性更好的混凝土。CarbonCure使用这项技术翻新混凝土工厂，即通过循环利用二氧化碳生产既经济又环保的混凝土产品，现在二氧化碳不再仅仅是一种温室气体，更是一种有价值的材料以帮助制造出更好的混凝土产品。

二氧化碳作为大宗商品由当地的工业气体供应商提供，这些气体需要现场贮存在满足工厂要求的专用压力储罐中。而一旦注入到混合器中，二氧化碳就被永久转换成非常细的固体矿物质，并与原来混凝土混在了一起。与化学混合系统类似这项技术被设计适应于所有生产装置与材料。

CarbonCure的这项技术涉及的主要反应为二氧化碳和水泥的化学反应。当混凝土在搅拌过程中加入二氧化碳气体，二氧化碳与水反应形成碳酸根离子，接着碳酸根离子迅速与从水泥中释放出来的钙离子反应并快速形成类似石灰石的材料。这种矿物质以纳米形式分散在整个混凝土分散体系中。这种由二氧化碳到固体碳酸盐矿物质的转化意味着二氧化碳已在混凝土内永久绑定不会被释放到大气中。

20大“碳捕获”技术之四 OPUS 12 重新构想催化剂

OPUS 12利用了一个高性能反应器作为一个平台技术可以将空气中的CO2转化为一系列产品，不同的产品取决于不同的催化剂。目前很多由石油制造的产品都可由循环使用CO2与可再生电力生产的产品代替。LawrenceBerkeley国家实验室的CyclotronRoad项目孕育了这项清洁技术。

近几年对二氧化碳转化的催化剂和反应器工艺设计的理解得到了极大地提高了。产物选择性高于90%，能量效率高于50%的可行性已经得到证明。但是由于在现有条件下，把催化剂与传统电解器进行整合非常困难，所以这些发现还不足以形成商业化。

OPUS12的关键创新：Opus 12通过一个新型气体扩散层将一些尖端催化剂结合到一个电化学反应器中以增加催化剂表面的CO2浓度，这样可以使高反应效率随着时间保持稳定。他们第一个市场目标选择了一氧化碳，Opus12认为一氧化碳有选择性的和高效的形成实现液体燃料生产的第一步。

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参考文献

1.Carbon Dioxide Utilization in Ready-Mixed Concrete Production，Carbon Cure

2.A new dawn for industrial photosynthesis，Dan E. Robertson etc，Photosynth Res (2011) 107:269–277

3.Life Cycle Energy and Greenhouse Gas Emissions for an Ethanol Production Process Based on Blue-Green Algae，Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 8670–8677

4.recycling CO2 back into fuels and chemicals applications & affiliations，Nicholas Flanders etc, Opus 12

5.biofuels Digest

6.http://carbon.xprize.org/

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