如果你觉得今年夏天非常炎热,那不是你的幻觉。气象学家预测,2015年将成为迄今为止最热的一年。科学家普遍认为罪魁祸首是由二氧化碳排放导致的全球变暖。

而全球变暖是一触即发的问题,因为支撑起现代工业的燃烧和化学反应生成二氧化碳(CO2),而二氧化碳又导致全球变暖。这是一个自然现象,不是我们希望它不存在它就会消失的,但是我们不愿放弃电力、汽车、摩天大楼和先进技术带来的现代舒适生活。人类陷入了自己一手造成的悲剧中,我们最伟大的成就可在不久之后成为我们走上生物灭绝之路的元凶。

又或者存在相反的可能。

只要我们能够通过反向燃烧把大气中所有的二氧化碳重新转化为碳氢化合物和氧气,我们就能拯救地球。当然,这个过程需要能量,这也是我们最先开始使用燃料的原因。有没有可能打破自然规律,无中生有?

这正是以色列企业New CO2 Fuels想要实现的目标。基于魏兹曼科学研究所地球科学系雅各布•卡尔尼教授(Jacob Karni)开展的研究,该公司利用可再生能源把捕捉到的二氧化碳转化为燃料,减少化石燃料的开采以及二氧化碳的排放。除此之外,还能在上述过程中赚取利润。

内燃机如何扰乱地球平衡

New CO2 Fuels首席执行官兼联合创始人大卫•巴尼特(David Banitt)解释道,我们所有的气候问题都始于内燃机。

直到150年前,地球还是一派和谐的景象。

大卫•巴尼特(图片来源:供图)

大卫•巴尼特(图片来源:供图)

他表示,生态平衡第一次受到干扰是在人类祖先生火的时候,木柴中的碳和空气中的氧气结合产生能量和二氧化碳。但当时释放的二氧化碳非常少,大自然适应了这一变化。

然而,一旦我们开始燃烧煤和石油,地球上的植物已不足于吸收所有过量的二氧化碳。

巴尼特说,约二十年前,科学家研发了多项技术,在二氧化碳进入大气层之前捕捉多达90%的排放量。

“但这项技术非常昂贵,而每年都有400亿吨二氧化碳需要处理。怎么办?最初的想法是把二氧化碳埋入地层结构,但这种做法犹如埋下了一颗会在200年后爆炸的炸弹。”

巴尼特表示,世界各地有多家企业可把捕捉到的二氧化碳变废为宝。New CO2 Fuels公司可把二氧化碳消耗殆尽,并在此过程中赚取利润。

New CO2 Fuels所做的是逆转燃烧过程,通过向从二氧化碳中注入能量来提取氧气。

“我们从中提取氧气,而氧气本身是很好的产物。随后产物还剩下一氧化碳和氢,形成一种名为合成气的气体。世界上有很多人知道如何将合成气转化成甲醇、乙醇、汽油、煤油、氨、尿素以及塑料等等。”

那么实现这一过程的能源从何而来?

“我们可以利用太阳能。此外还有很多工业生产产生的废热。例如,炼钢厂需要燃烧大量的煤和天然气来熔化矿石。玻璃厂、水泥厂和生产其他金属产品的工厂均是如此。”

巴尼特说,炼钢厂采用他的技术是一件明摆着的事。

“这些工厂制造了大量热能,却白白浪费了。与此同时,管理部门不断施加压力,要求减排二氧化碳。与其浪费,不如把热能和二氧化碳放进我们的系统,生成燃料、制造塑料或化肥。”

听起来很理想,但如果人们利用那些生成的燃料,那将如何减少二氧化碳的排放量?

“试想象一家炼钢厂每年排出1000万吨二氧化碳,而这家工厂旁边就是一座拥有两万辆车的城市,每年排放100万吨二氧化碳。该城市可向该炼钢厂而非石油公司购买利用废热和二氧化碳制成的燃料。在此之前,二氧化碳的总排放量是1100万吨。现在,炼钢厂排放的100万吨二氧化碳被转化回燃料,所以总排放量就减少至1000万吨。”

光合作用的馈赠

换句话说,New CO2 Fuels的生产工艺是人工光合作用的过程。就像植物吸收二氧化碳和太阳光能后将其转化成氧气和储存起来的能量一样,New CO2 Fuels做了相同的工作,但速率比自然光合作用要快得多。正如光合作用是大自然对人类和动物的馈赠,是无中生有的最高体现形式,如果New CO2 Fuels的技术得以广泛应用,我们或能一边利用我们的化石能源,一边又不会失去这些资源。

巴尼特表示,一家每年生产500万吨钢材的“普通”炼钢厂浪费的热能达5亿瓦特,约排出900万吨二氧化碳(约为钢产量的两倍)。

“如果上述所有热能能够为我们系统所用,且如果我们生产的是甲醇(这意味着部分能源将用于分离水),那么我们将能处理占排放总量5%的二氧化碳。但如果仅利用该系统分离二氧化碳,那么可处理的二氧化碳将增至15%。这些都是天文数字。炼钢厂听到小得多的数据如2%就已经乐不可支了。韩国炼钢厂的目标是到2020年把二氧化碳排放量减少6%。”

但巴尼特表示,因为该系统能够利用废热和可再生电力,如果通过太阳能或风能供电,那么理论上该系统能够转化一家炼钢厂排放的全部二氧化碳。

New CO2 Fuels面临着多个竞争对手,包括冰岛利用地热能生产甲醇的CRI公司以及美国的Liquid Light公司。巴尼特表示,通过雅各布•卡尔尼教授已申请专利的技术,New CO2 Fuels能够比其他公司更快、以更低的成本把二氧化碳转化成燃料。

2014年,New CO2 Fuels在联合国荣获能源企业类世界科技大奖。此外,该公司已获得以色列政府“替代能源管理”项目数笔资金支持。截至目前,该公司共有两台工作样机,计划于一年半后在欧洲和以色列开设两家工厂。

“到目前为止,我们已成功融资1200万美元,还在继续寻求资金支持。”巴尼特说,“系统样机非常昂贵,试验成本也很高。我们希望还能获得1000万美元的投资,随后再融资600万美元。”

可再生能源的未来

“现在我们的目标是炼钢厂。”巴尼特说,“但想象一下我们的系统将来在沙漠运行,利用的是作为唯一能量来源的太阳和地球大气层中的二氧化碳。我们能够生产燃料,这是一个无限循环的闭合回路系统。”

为什么一开始不使用可再生能源?

“人类不会放弃也无法放弃使用燃料。当你需要太阳和风提供能量时,太阳和风未必会出现。但如果我们能够完全通过可再生能源和大气中的二氧化碳完成转化过程,而不是燃烧燃料,我们将能利用可再生能源回收全部二氧化碳。”