2016全球最热的20大“碳捕获”技术专题（五）

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”。

二十大“碳捕获”技术之十七：

Sunfire来自直接碳捕获的柴油

Sunfire的核心技术是固体氧化物能源核——一种高温固体氧化物电池反应堆，其通过一个持续的化学反应，再加上氧化剂（来自于空气中的氧气）能把化学能源从气态燃料转化成电和热。不像传统的燃料电池只能在氢中运行，Sunfire燃料电池可以与不同的碳氢化合物一起工作，比如天然气、沼气、液体石油气和其他液烃燃料（甲醇、酒精和柴油）。

在彼此独立的工艺流程中，用绿色电力运行的电解装置把水分解成氢和氧。氢会和二氧化碳在两种化学工艺流程中反应，该反应在220摄氏度的温度，25bar的压力下进行，最后一种由碳氢化合物组成的叫做Blue Crude的高能液体会被生产出来。这个工艺流程的效率高达70%。

就在不久之前，奥迪和Sunfire与Climework在Dresden一起合作建立了一家实验工厂，并且开始生产一种合成燃料——奥迪e diesel。其根据power-to-liquid原则进行操作，同时使用了绿色能源来生产液体燃料。到目前为止，DresdenReick Sunfire场地上的实验工厂每天能够生产大约160公升的Blue Crude。接近80%的产品能够转化成合成柴油。

二十大“碳捕获”技术之十八：

White Dog Labs玉米、乙醇、二氧化碳增产技术

White Dog Labs开发了一个可以消除二氧化碳产生的新工艺，CO2是一种潜在的温室气体，该工艺在发酵过程中转化二氧化碳增加乙醇的产量，大约可以增加50%左右的发酵产量。该技术的副产品为酒糟、玉米油（可以从粮食中提取）和水。该工艺一个流程可以提高60%的丙酮产量，减少一半的二氧化碳，如果进一步针对丙酮对工艺经行优化，加入补充的氢气，可以得到零CO2排放，并使乙醇的产量增加50-60%，最高可以达到120%。

通过收购Elcriton，从特拉华大学剥离出来的一项生物技术，WDL研究员在科学文献中报告他们已经研发出了一种颠覆日常认知的有机体系。这种有机体系能够同时消耗糖分和二氧化碳。酵母会消耗糖分且转化一半的糖成为乙醇，而且会放射出另一半的二氧化碳，不同于酵母，这种有机体能够消耗其在一开始产生的二氧化碳。在这个突破使得MixoFerm不仅增加了产品的产出（比之前理论上可产出的量要高50%）同时又减少了二氧化碳的排放。

这家生物化学公司主要业务基于丙酮和异丙醇的生产，并计划于2020年建立第一座年产75000吨的工厂。在上图中，他们把丙酮和异丙醇描绘为一个具有相当规模的市场。在美国，丙酮的市场为每年5亿加仑，异丙醇的市场为1.5亿吨（被用于塑料、溶液和个人护理上）。

二十大“碳捕获”技术之十九：

USC空气中的碳捕获，从二氧化碳到甲醇的转化

来自于南加洲大学的化学教授G. K. Surya Prakash，以及Nobel Laureate和南加大的George A. Olah教授今年发表在American Chemical Society杂志上发表的文章，阐述了一个通过均相催化剂，把空气中的二氧化碳转化为甲醇的技术方法。

以下是他们的报告：

这是我们第一次论证，通过使用均相催化体系，从空气中进行碳捕获能够直接转化成79%产量的甲醇。从二氧化碳到甲醇的生产基于一个非常高效的已经被研发出的均相催化体系，其在125-165℃的ethereal solvent中使用了五乙烯六胺和Ru-Machoo-BH（1）（主要的交叉频率=70h-1 在145℃的时候）。通过对反应混合物的进行简单的蒸馏可对甲醇的进行分离。循环使用这个催化剂5次以上没有出现显著的活性下降（转换数>2000），这表明了这套催化体系的稳健性。

“研发稳定的适用于减少二氧化碳并且能够转化成甲醇的均相催化剂是一个挑战”Prakash告诉Phys.org。“大部分的催化剂会停止在甲酸阶段。而且，我们需要一种能够减少氨基甲酸酯或者烷基铵，而且能使碳酸氢盐直接转化为甲醇的催化剂。通过使用我们催化剂，这两个目标我们都达到了。我们会继续研发更多稳健的催化剂，希望这些催化剂能够在100到120℃的情况下仍然能工作，我们想在将这个化学过程更多地运用在制备方面，这样在化学过程当中就没有溶剂或者试剂的损失。”

“碳捕获”技术之二十：

Cellana的多重产品策略

Cellana，一个领先的基于藻类的生物产品开发者，其使用地球上最具生产力的植物——海洋微藻类——通过光合作用来生产它的ReNew line of Omega-3 EPA 和DHA 油，动物饲料和食物，生物燃料和原料。

Cellana的ALDUO体系能够在工业规模下保证非转基因藻类经济的、可持续的、一致的进行光合作用生产。Cellana打算建造和运作商业设施来生产这些产品，比如以集成藻类为基础的生物提炼。迄今为止，研发Cellana的藻类应变性、生产技术和Kona演示设施的投资经费已经超过了1亿美元。

在2014年的夏天，美国能源部宣布给予Cellana350万美元的补贴，用于加快其在可持续、可负担的海藻生物燃料上的研发。Cellana被选中去研发一个完全集成的、高产的藻类原料生产体系，这项研发在他们的Kona演示设备上集合所有高级的品种的改良、培育和工艺技术。

为什么这350万美元的补贴显得如此意义非凡呢?因为这是第一次大规模的补助针对藻类集成产品包括Omega-3高附加值产品的生物精炼。一个观察员记录到，“相比于只追求单方面的成功，DOE正在努力想出一个办法来使得他们能够既能拥有可观的生物燃料商业规模并同时能赢利。”

参考文献

1.http://www.whitedoglabs.com/sustainable-chemicals/

2.http://cellana.com/technology/core-technology/

3.biofuels Digest

4.http://carbon.xprize.org/

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