2022-06-10
碳廢氣都可回收再造？釀酒、織布、造鑽石都得！「碳捕集、再利用與封存」技術開創綠色新商機
從工廠煙囪排放的二氧化碳，可以回收再造成布料、鑽石、甚至伏特加酒，這絕對不是天方夜譚，而是現正進行中的新型綠色產業。有不少初創企業家認為，只是把捕獲的二氧化碳封存在地底，著實有點浪費，倒不如善加利用，再製造成具商業價值的負碳排產品（Carbon Negative Products），因而衍生出「碳捕集、再利用與封存」技術方案，創造新一波的綠色商機。
二氧化碳再利用近年受重梘
「碳捕集與封存」（Carbon Capture and Storage，CCS）現已被視為減緩全球暖化的重要方法之一；如在此基礎上加入「再利用」的考量，則會衍生出「碳捕集、再利用與封存 （Carbon Capture, Utilization and Storage，CCUS）技術。
為了減少二氧化碳的排放，全球各國除積極發展綠色能源外，也開始研發「碳捕集、再利用與封存」技術：收集燃煤發電廠或工廠排放的二氧化碳，再利用來製造成各式各樣的產品。這種負碳技術被視為邁向淨零碳排的最後一哩路。（圖片來源：Pixabay.com）
CCUS技術是將燃煤發電廠、鋼鐵廠、或化工廠等排放的二氧化碳分離收集起來，轉化成化工原料，再用來製造成各式消費性產品；換言之，這是把二氧化碳永久封存在產品內，避免排放到大氣中。其實，這樣的負碳技術已發展了數十年，但因為成本過高，以致一直未獲市場重視。
不過，當歐盟「碳邊境調整機制」（Carbon Border Adjustment Mechanism）將於2026年正式啟動，令到碳中和從道德呼籲，變成企業必須面對的碳邊境稅，逼使企業投入綠色轉型，於是負碳技術在近兩年才開始吸引投資者的關注，得以快速萌芽發展。
國際市調機構Allied Market Research評估，全球CCUS市場將以每年13.8%的複合增長率成長，及至2030年市場規模將達到70億美元（約546億港元）。
Lululemon回收碳織造布料
2021年7月，加拿大體育休閒服品牌Lululemon發表全球首件由碳回收布料製成的瑜珈服，震撼業界。Lululemon背後的技術合作夥伴是生物初創企業LanzaTech。該公司的主要業務是，把碳廢氣轉化成乙醇，然後銷售給下游工廠當作化工原料或燃料。
Lululemon跟LanzaTech合作，把碳廢氣用細菌轉化成乙醇，再製造成化纖原料乙二醇，用作生產碳再造聚酯纖維「FENC TOPGREEN Bio3—PET」，其外觀、特性均跟傳統聚酯纖維相若。（圖片來源：LanzaTech官網）
LanzaTech表示，其碳再造技術有點像釀製啤酒：先從工廠捕獲碳排放氣體，跟著放入裝滿梭菌（Clostridium）的大桶中；這種來自兔子腸道的細菌會「吃掉」這些碳廢氣，並生成乙醇（Ethanol）。
接下來，LanzaTech把這些乙醇的後續生產任務，交棒給一系列合作廠商：石化產品製造商India Glycols將乙醇轉化為乙二醇（Ethylene Glycol），用作化纖產業的基礎原料；遠東新世紀（Far Eastern New Century）則把乙二醇轉換成聚酯（Polyester）原料，讓Lululemon用來織造聚酯纖維布料。
碳回收布料生產成本仍偏高
然而，這種碳回收聚酯纖維的製造成本，卻比從石油提煉生產的傳統聚酯為高。究其原委，目前開採頁岩油所用的「水力裂解」（Fracking）技術已非常成熟，所以傳統石化公司把乙醇變成乙烯（Ethylene），再製造為合成纖維的成本很低。比起LanzaTech要先捕捉碳廢氣，再轉化為乙醇，然後才可進行後續化學製造工序，等於額外多加一個生產步驟，推高了整體成本。
如此看來，在生產流程中引入CCUS技術，絕非符合成本效益之舉。幸好，在歐盟碳關稅的壓力下，加上各國政府開始對綠色企業給出各項優惠政策，下游生產商依然傾向使用回收碳作生產原料。Lululemon於2020年公開承諾，2025年前將會從永續來源採購75％的原料；2030年前旗下所有產品都會由永續原料製造。
除織造布料外，回收碳還可以用來生產人造鑽石。近年，年輕世代族群對人工鑽石的接受度愈來愈高，不但因為其品質已達到接近天然鑽石的效果，更因為其生產過程不會破壞環境和產出碳排放。國際顧問機構Bain & Company的調查報告指出，美國、中國、印度年輕消費者在選購鑽石珠寶時，開始將永續發展視為消費決定的考慮因素之一。
除Lululemon以外，LanzaTech也有跟時裝品牌ZARA合作，利用碳再造布料來織造出「Sustainable Innovation Hub」系列環保時裝。（圖片來源：ZARA官網）
Aether空中取碳製造鑽石
俄烏戰爭爆發後，美國禁止進口俄國國營鑽石開採集團阿羅莎公司（Alrosa）的產品。該公司是世上最大的天然鑽石生產商，佔全球鑽石生產量的3成，此番禁運遂使鑽石供應出現巨大缺口，惟其他國家鑽石礦商卻難以在短時間內增產，所以這個市場空隙很有可能被人造鑽石進入填補。
隨著人造鑽石日漸走紅，全球首家以碳捕捉技術生產鑽石的初創公司Aether Diamonds，也開始受到市場關注。該公司從空氣中捕獲二氧化碳後，再混入氫，合成為碳氫化合物（Hydrocarbon），跟著放進由綠色能源驅動的「化學氣相沉積反應器」（Chemical Vapor Deposition Reactor），3至4週後便可以生成原鑽晶體；最後，把這些晶體交由珠寶工匠切割、拋光和潤色，便可成為鑽石製成品。
圖中在Aether官網上發售的鑽戒（鑲有1.5卡與0.5卡負碳鑽石），定價為25,898美元（約20.2萬港元），其減碳量為16公噸，可抵銷一名美國人3.2年的碳足跡。（圖片來源：Aether Diamonds官網）
傳統鑽石礦商從礦場開採和生產天然鑽石，過程中每卡鑽石會排放143磅二氧化碳。相反地，Aether每製造1卡人造鑽石，則可以從大氣中移除20公噸的二氧化碳。因此，對環保意識日漸高漲的年輕消費者來說，這種負碳鑽石就變得更具吸引力。
傳統鑽石礦業經常被批牽涉到血鑽問題——礦商以非法手段奴役工人開挖鑽石，衍生出很多不人道事件。Aether在實驗室中用碳製造鑽石，過程中既沒有勞役礦工，又沒有產生碳排放，可說是符合環保與人道主義的生產方式。（圖片來源：Pexels.com）
Aether在2021年年中已開始向客戶交付首批負碳鑽石，價格介乎1,100至45,000美元（約8,580至351,000港元）不等。該公司承諾，其鑽石產品至少已達到接近無色的H級與VS2的鑽石淨度。
Air Co.用碳捕捉釀製伏特加
用回收碳製造的產品不僅可以穿戴在身上，更可以喝進肚子裡。來自紐約的初創企業Air Company，推出了全球首款由二氧化碳釀製而成的伏特加酒「Air Vodka」。
Air Company表示，每生產一瓶Air Vodka，就會從空氣中消除1磅二氧化碳，而製造過程中只會排放氧氣和水份。（圖片來源：Air Company官網）
Air Company利用電解方式，先從水中分離出氫氣和氧氣，再從大氣中捕捉二氧化碳，接著將氫氣和二氧化碳放進「碳轉化反應器」（Carbon Conversion Reactor），轉化為無雜質的乙醇，再將之與水混合，釀製成伏特加酒。
該公司希望透過碳轉化技術，每年可以消除逾46億噸二氧化碳，等於全球10.8%的碳排放量。這種伏特加酒對減碳似乎是很有價值，惟價錢卻絕不便宜——一瓶50毫升的Air Vodka 索價79.99美元（約624港元）。
除伏特加酒外，Air Company的碳轉化反應器還可以製造出香水和洗手液，如此用途廣泛的負碳技術，當然吸引了不少投資者垂青。2022年4月，Air Company獲得3,000萬美元（約2.34億港元）的A輪融資，由Carbon Direct Capital Management負責領投，參與投資者包括豐田風投（Toyota Ventures）、JetBlue Technology Ventures等。
Air Company聯合創辦人格雷戈里·康斯坦丁（Gregory Constantine）表示，透過A輪融資獲取的新資金，將用於研發火箭燃料的碳轉化技術，跨足航天領域。（圖片來源：Air Company官網）
CCUS或帶來企業道德風險
可是，CCUS技術的最大挑戰始終是成本。《麻省理工學院科技評論》（MIT Technology Review）指出，國際社會必需在2100年前從大氣消除1,000億至1兆噸的二氧化碳，始能將全球升溫限制在攝氏1.5度之內。現時碳捕捉每噸成本大概為600美元（約4,680港元），若要收集1兆噸碳，成本高達600兆美元（約4,680兆港元），相當於全球每年GDP的7倍以上。如要進一步將回收碳轉化為其他產品，當然還要花費更多額外成本。
綠能科技新聞網站Cleantechnica估算，如果要捕獲全球每年碳排量的10%，需要過濾3.16億個美國大峽谷的空氣；能夠處理如此龐大空氣流量的過濾設施，規模將會比過去百年內全球興建的石油與天然氣設施還要大上100倍。這樣龐大的碳捕捉設施根本上是難以實現！
英國廷德爾氣候變化研究中心副主任安德森教授（Kevin Anderson）與挪威奧斯陸國際氣候及環境研究中心主任彼得斯（Glen Peters），在學術期刊《科學》（Science）上撰文提醒大家，千萬不要對碳捕捉技術有過高期望，因為這項技術的規模有限，倘若過分依賴，可能會構成巨大的企業道德風險。
假如未來有一天，碳捕捉技術終於發展至符合成本效益，那麼是否意味著各大企業可以「名正言順」地放棄節能減排呢？若然企業主管相信，有了便宜的碳捕捉方案，就不用改變高碳排的生產方式，甚至無需採用可再生能源，最終只會讓全球減碳目標停滯不前。
不過，也有評論認為，面對著氣候變遷的威脅，研發碳捕捉技術、發展綠色能源、以及引入低碳生產流程等減碳方法，不該只擇其一，而是要兼收並蓄，擁抱所有可行性方案。根據國際能源總署的推算，2018年至2050年間全球累計的減碳量，主要來自提升能源效率（37%）、轉用可再生能源（32%）、以及採用CCUS技術（14%）。由此可見，CCUS亦是達成永續發展的關鍵技術之一。
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