未来，二氧化碳可能不够用了。

作者 | 雪小顽

编辑 | 靖宇

在位于旧金山湾区的实验室里，尼古拉斯·弗兰德斯（Nicholas Flanders）站在一个亮晶晶的金属箱子面前。箱子的大小和洗衣机差不多，内部是一层层金属板，像三明治一样叠放起来。金属板里面的填充物是黑色的聚合物电解质膜，表面有特制的金属催化剂涂层。

弗兰德斯把这个箱子称为「能够吃碳的黑色叶子」。就像植物的叶子可以利用二氧化碳、水和阳光来制造有机物一样，这个箱子可以进行「工业光合作用」，只使用水和可再生电力，将二氧化碳转化为传统上需要化石燃料才能制成的重要化学品、材料和燃料，副产品只有氧气。

弗兰德斯是一家初创公司 Twelve 的联合创始人兼 CEO。Twelve 成立于 2015 年，是一家碳转化公司，主张「用空气制造必需品，而不是石油」。

去年 8 月，Twelve 通过电解二氧化碳，试验制造出了世界上第一种碳中和、无化石的喷气燃料。「这是一种对待碳的全新方式。」弗兰德斯说，「我们可以在经济活动中直接消除碳，而不是先把它从地下挖出来之后，再想办法抵消掉。」

做碳转化和碳利用业务，Twelve 不是独一家。很多公司开始利用工业排放的二氧化碳，或者直接从空气中捕获二氧化碳。无论是食品、伏特加、运动服等生活消费品，还是混凝土、塑料、泡沫等工业材料，都可以用二氧化碳来制造，专门的电商交易市场也开始兴起。

但并不是所有人都看好这项创新：且不说这类技术能否大规模应用还未经证实，在那之前，人们很可能更肆无忌惮地制造二氧化碳，走向气候保护的反面。

给 CO₂ 一点「电」

弗兰德斯从小在纽约北部的农场长大，是一个科幻迷，对自然和科技有浓厚的兴趣。在麦肯锡从事了一段时间清洁技术业务之后，他考取了斯坦福大学商学院 MBA，目标是创办自己的清洁技术公司。

在斯坦福大学的学生俱乐部，弗兰德斯遇到了两位创业伙伴——肯德拉·库尔（Kendra Kuhl）和埃托沙·凯夫（Etosha Cave）。

库尔和凯夫在同一个实验室攻读了博士学位，共同研究转化二氧化碳的电催化剂。二人当时已经与世界顶级的斯坦福大学 Jaramillo 团队合作，开发了应用于二氧化碳电解还原的旗舰级反应堆，有心将这项技术发明转化为工业级产品。

三个人一拍即合。2015 年，他们共同创办了碳转化公司 Twelve，通过创建一个人工碳循环来应对全球气候问题。

Twelve 的三位联合创始人（从左到右）：肯德拉·库尔、尼古拉斯·弗兰德斯和埃托沙·凯夫。图源 | techstars

公司的核心发明就是那款「能够吃碳的黑色叶子」——一个名为「O12」的新型催化剂装置，可以利用风能、太阳能等可再生资源产生的电力，将二氧化碳和水转化为航空燃料和塑料等有价值的产品，摆脱原来作为碳来源的化石燃料。

这个装置起初只有邮票大小，经过几个月的试验，装置的体积增加，效率和性能提高了 10 倍。

从技术原理来看，O12 是一种由新型聚合物电解质膜（PEM）构成的电解槽，通过应用可再生电力，将水分子分解为氧气、电子和氢离子，并在阴极上添加特制的金属催化剂，将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气，进而制成聚乙烯、乙醇、乙烯、甲烷和航空燃料等产品。

一台 O12 的碳转化能力相当于 37000 棵树，或 64 个足球场大小的茂密森林。装置可以进入现有的供应链和制造流程，直接与二氧化碳的排放源相连。这意味着工业排放者可以从原来的废弃物中创造新的价值。

O12 技术还可以做到捕获空气中的二氧化碳，将空气中留存的二氧化碳转化为新产品。

在 Twelve 创办早期，筹集资金是一件让创始人头疼的事，当时的资本并不看好工业领域的科技硬件公司。创始团队花了两年时间，在美国劳伦斯伯克利国家实验室的一项环保孵化器项目的支持下，创建了第一台设备原型，还拉上了潜在客户壳牌做背书。

从 2020 年末开始，融资环境发生改变，越来越多的大型投资机构开始参与清洁技术。

「创业公司需要巨大的技术突破才能获得资金，这个门槛没有变。」弗兰德斯说，「但与我们最初的情况相比，现在是一个真正利好的环境，气候经济的企业家有更多机会获得投资。」

去年 7 月，Twelve 获得了 5700 万美元的 A 轮融资。2022 年，Twelve 被 Fast Company 评为全球 50 家最具创新性公司。

「在我们想象的未来里，化石燃料是博物馆陈列的文物，石油井架都长满了铜锈。」创始团队的愿景是，创造一个由工业光合作用驱动的「无化石的未来」。

碳不是「敌人」，是产品

Twelve 开创了一个名为「碳转化」的市场类别，通过消除化学品、材料和燃料中对碳的需求，提供全新的碳排放解决方案，将二氧化碳转化为更具商业价值的碳形式。

创新点在于「消除」。旧有的解决方案是在碳排放之后，想办法抵消，而 Twelve 是直接减少了碳排放，从二氧化碳废弃物中创造收入。根据 Twelve 的应用目标，用二氧化碳取代化石原料，可以解决全球近 10% 的碳排放。

全球航空业每年产生 12 亿吨二氧化碳，是最难实现碳减排的行业之一。

2020 年，Twelve 与美国空军合作，成功从二氧化碳中生产了无化石的喷气燃料，证明了这项技术有效，并且无需对现有的飞机设计和商业法规进行任何更改。项目成功后，Twelve 开始在全球范围内生产适用于商业和军用航空的燃料。

如果列出与 Twelve 合作的客户名单，不仅涵盖的领域广，也不乏大公司和知名品牌：

Twelve 与梅赛德斯-奔驰合作，生产了世界上第一个由二氧化碳制成的汽车零部件；与宝洁旗下的汰渍合作制造第一款二氧化碳洗衣粉；与时尚品牌 Pangaia 合作制造太阳镜；为美国宇航局提供工具、燃料和火星上的新鲜空气。

世界上第一个由二氧化碳制成的汽车零件。图源 | techstars

品牌使用二氧化碳制造的材料和燃料，可以在不影响产品的安全性、性能或功效的情况下，减少碳足迹。

「我们每天赖以生存的衣食住行，几乎都需要使用碳。」创始团队在公开信中写道，「在应对气候变化方面，碳不是我们的敌人。相反，我们认为碳是变化的因素，是生命的基石，也是保持世界运转的材料、化学品和燃料的原料。」

Twelve 已经打通了碳转化的整个业务链条，在上游的二氧化碳捕获端有合作方，在下游也有购买技术产品的客户，中间还有可再生能源的业务伙伴为 O12 设备提供动力。「我们需要每一个人都参与进来，所有的桨一起划船。」弗兰德斯说。

无化石的未来，是「一场豪赌」？

和 Twelve 一样，很多初创公司都盯上了碳转化和碳利用业务，用二氧化碳制造商品成了一条热门赛道。

2017 年成立的初创公司 Air Company，正在销售二氧化碳制造的伏特加和香水，并在疫情期间生产了洗手液。它与碳捕获初创公司 CarbonQuest 合作，不久后就能使用从曼哈顿办公楼供暖系统捕获的二氧化碳。一升伏特加可以消除一磅的二氧化碳。

Air Company 用二氧化碳制造的伏特加。图源 | Guardian

高档跑鞋品牌 On 去年宣布与美国初创公司 LanzaTech 合作，计划在一年后推出第一双完全由碳制成的鞋子，未来有一半数量的鞋底泡沫将不再由石油化工产品制造，而是由碳制成。LanzaTech 拥有一项专利技术，可以从工业排放的碳废物中提取乙醇，乙醇经过一系列化学反应后生成聚乙烯，用来制造泡沫。

加拿大公司 CarbonCure 成立于 2012 年，是建筑材料领域的佼佼者。该公司的核心技术是在混凝土的混合过程中注入二氧化碳，二氧化碳与湿润的混凝土发生反应，迅速生成一种永久的矿物质。

CarbonCure 将这项技术授权给混凝土制造商，帮对方改造系统，将他们转变为碳技术公司。这不仅给混凝土制造商带来了绿色销售的优势，还可以减少约 5% 的水泥含量，节约经济成本。

「碳的美妙之处在于，你可以用它制造各种不同的东西。」密歇根大学机械工程教授、全球二氧化碳倡议负责人沃尔克·西克（Volker Sick）说。

随着碳转化产品的品类不断增加，Expedition Air 和 SkyBaron 等专业的电商市场正在兴起，用来交易此类消费品。

「我们尚处于一个碳技术产业的早期阶段。」纽约大学城市未来实验室的帕特·萨宾斯利（Pat Sapinsley）说。萨宾斯利目前管理着一个新的加速器项目，帮助初创企业获得立足点。

尽管这只是一个新兴行业，大多数活动还处在试验阶段，但据城市未来实验室估计，目前大约有 350 家初创公司希望实现「碳价值」。

支持者认为，碳利用行业可以帮助实现政府和企业一直以来的零排放承诺，因为单靠可再生电力，显然无法实现这一承诺。

不过，这项创新也面临质疑。如果这项技术真的要为气候环境服务，就需要迅速实现大规模生产，并提供具有价格竞争力的产品。德国初创公司 Made of Air 的 CEO 艾利森·德林（Allison Dring）表示，除非我们能大规模生产，否则就没有意义。

一个更具体的难题是寻找更多客户。这些初创公司需要与更大的公司合作，但它们目前很难进入对方现有的供应链。以 CarbonCure 公司为例，它为 450 家混凝土生产商提供技术，这个数量几乎是所有碳利用项目的总和，但却只是全球 10 万多家混凝土工厂的九牛一毛。

另一个瓶颈是如何获取大量且低成本的二氧化碳。虽然从工业排放中捕获二氧化碳的技术已经成立，但目前还只是在小范围内进行。直接从空气中捕获二氧化碳的技术还不太发达，成本也较高。此外，如果二氧化碳是在不同的地方被捕获，还需要基础设施来进行转移。

「这些开脑洞的技术能否被大规模应用，还未经证实。」环境运动组织「地球之友」的政策主管迈克·蔡尔兹（Mike Childs）认为，这是一场押注人类和地球环境的豪赌。从源头上减少碳排放，才是限制全球变暖的最佳和最廉价的方法，而这些技术甚至会成为权力阶层放任使用化石燃料的借口。