March 31, 2020

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Dimensional Energy:解决碳循环问题
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Photo courtesy of Dimensional Energy.
众所周知,减排温室气体、应对全球变暖这一无处不在的威胁,势在必行。C40城市气候领导联盟是一个世界超大城市网络,致力于应对气候变化。该组织在2015年题为“2020年 — 最后期限”的研究建议,欧洲、北美和澳洲的城市必须在2020年实现二氧化碳排放峰值,将全球气温上升遏止至1.5%,各城市在未来十年应跟进。

好消息是,总人口合计5400万的世界27个大型城市,其排放比重已经在下降。根据2018年9月13日的C40媒体报道,这些城市在2012年实现了二氧化碳排量峰值,此后每年平均下降2%。与此同时,这些城市的年均增长率平均为3%、人口增长率为1.4%。引领全球变暖的城市包括巴塞罗那、伦敦、洛杉矶和悉尼。

逆转二氧化碳水平的影响因素包括电网低碳化;优化建筑物的能源使用;用更清洁、更经济实惠的产品替代私人车辆;减少浪费和提高回收率。尽管这27个城市做出了大量工作,但我们正在迅速接近2020年的界点,而全球排放水平还在不断提高。

很明显,自然界在消除大气中的二氧化碳方面起着至关重要的作用。植物利用光合作用将阳光、水和二氧化碳转化为生长所需的营养。也许这个问题的解决方案显然是种植更多的树,将世界30%的森林面积再扩增。通过自然过程吸收过量的温室气体似乎是无用功。据世界自然基金会(WWF)称,森林砍伐继续有增无减,目前,世界上的森林正以每年1870万英亩的速度消失。该组织表示,所有温室气体排量的15%是因森林砍伐所致。

长期以来,对世界上大量集中式能源的提供者来说,化石碳开采和消费会导致每年排放60亿公吨以上的二氧化碳。最重要的问题是,这些宝贵资源的开采和利用是线性不可逆转的。价值利用过后,资源就永远失去了。如果将全球温升限制到低于灾难性水平,我们还需要采取其他措施来解决碳循环问题。我们需要向循环经济过渡。

如果能有一种方法能将对环境有害的废物—二氧化碳转化为有用的环保燃料,那再好不过。

McGovern Center Incubator

Dimensional Energy engineer Mihir Gada conducts syngas and
methanol research in the company's laboratory at the McGovern
Center incubator. (Photo by Jamie Love)



康奈尔大学的初创公司Dimensional Energy就在做这样的事。该公司开发了一种“反向燃烧法”工艺,积极应对温室气体排放问题。太阳能-热催化技术以废二氧化碳作为原料,用水和阳光将其转化为合成气或甲醇。生成的燃料适用于运输、能源、供暖和烹调。

该技术在2017年得到全球关注并荣获2017年美国宇航局设计大赛的大奖和20,000美元的奖金。这种人工光合作用能否带给我们对气候变化的希望?Dimensional Energy的首席执行官兼联合创始人Jason Salfi认为:“具有成本竞争力的市场驱动型解决方案,是我们在面对重大危机时以最快速度拿出的解决方案。”

Dimensional Energy于2016年在纽约企业孵化器NEXUS-NY的支持下成立。该公司已于7月获得了美国国家科学基金会和壳牌的创意孵化器—GameChanger资助。GameChanger计划于1996年启动,旨在为初创企业提供有助于塑造未来能源的早期创意。

这家初创公司最近还加入了一家生命科学企业孵化器—麦戈文风险发展家庭中心。麦戈文中心致力于验证和加速客户公司的发展,并推动概念的商业化。

虽然Dimensional Energy的技术令人兴奋且可能改变生命,但这并不是最早尝试以工业规模从大气中去除二氧化碳。微软创始人—身价亿万的比尔·盖茨是加拿大清洁能源公司Carbon Engineering的私人投资者。该公司与哈佛大学和加州能源公司Greyrock的研究人员合作,利用从空气中直接捕获的二氧化碳,合成生产碳中和汽油和柴油的混合物,这种技术被他们命名为“空气转燃料技术”(A2F,Air to Fuel)。

与Carbon Engineering一样,Dimensional Energy坚持开发工业规模二氧化碳提炼厂的愿望。Salfi认为,该公司的人工光合作用可能是为数不多的解决全球碳循环和中和气候变化的解决方案之一。

Dimensional Energy co-founders, Jason Salfi and David Erickson.

Jason Salfi (left) and David Ericson (right). Photo courtesy of Dimensional Energy.



康奈尔大学教授兼Dimensional Energy的另一位创始人David Erickson认为,他们独特的技术使公司比竞争对手更具优势。他在接受《罗切斯特商业日报》采访时表示:“我们已经开发出了利用太阳能中的热量和能量进行转换的特殊技术,而不是依靠电力等其他方式”。同样重要的是,该公司认为将废二氧化碳转化为简单的碳氢化合物(如甲醇)在经济上是可行的,并有望借此打造一个盈利企业。

尽管如此,随着企业不断走向市场,可扩展性近期对组织来说是一个相当大的挑战。该公司已宣布在未来三到五年内生产商业可行的示范反应堆的雄伟计划,并继续与大型石化公司合作开发合成燃料的新技术。

研发用于交通运输的替代燃料,似乎也是一个重要用途,但部署规模尚未确定。尽管有价格、范围和充电基础设施等障碍,电动化已被认定代表交通的未来趋势。政策制定者可能需要根据车辆替代燃料的优点,进一步制定激励措施。
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