#碳中和##双碳目标##低碳##碳达峰#
【碳中和:凭“空”制出液态燃料】

“云里铜乌风作籁,天边金掌露成霜。”这句宋诗是对金铜仙人承露盘的生动描述,表明在古代人们就懂得从空气中“捕获”所需成分——水了。

两千多年后的今天,人们依然致力于研究如何有效利用空气。只不过如今的研究大大增加了科技含量,其中的趋势之一是注重空气中碳的转化与利用。例如,微藻生物固碳技术,利用空气中的二氧化碳生产燃料、化学品和食物等;二氧化碳甲烷化技术,通过金属催化,将二氧化碳转化为天然气,实现二氧化碳资源化利用。

今天,让我们关注——

瞄向空气中碳的转化利用

有人可能会问:为什么要重视空气中碳的转化和利用呢?这主要从两点考虑——

首先是从物质上看。作为碳基生命,生物都需要碳,所以很自然地想要把空气里的碳转化为食物。

其次是从能量上看。供能所需的有机物都含有碳,而它们释放能量后会变成二氧化碳散发到空气中。如果把这些二氧化碳再转化为储能物质,就可实现碳中和,即碳的收支相抵,减轻温室效应。

去年,中国科学家在实验室中首次实现从空气中的二氧化碳到淀粉分子的全合成,为应对粮食危机和气候变化提供了一条很有前景的策略。这是受光合作用启发,人类智慧对自然智慧的一种模仿。

无独有偶,近日瑞士苏黎世联邦理工学院的科研团队设计了一套利用阳光和空气直接生产液态烃或甲醇燃料的装置,为吸收和利用二氧化碳提供了又一条光明之路。

据顶级学术期刊《自然》杂志报道,这种装置在日常条件下运行,能在一天7小时的工作时间内生产32毫升甲醇。

众所周知,自然界有一条重要定律,那就是质量守恒。物质在化学反应过程中,原子种类不变,数目不增不减,只是发生重新结合,从一种连接方式转化为另一种连接方式。就像一个班级调换座位后重新划分小组一样,又进行重组,但班里的人没有变。

如果我们想要得到甲醇或其他液态烃类燃料,那么制备它们的原料也应含有同样元素,即碳、氢、氧。空气属于混合物,里面含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳以及其他物质。其中二氧化碳约占0.04%,水蒸气和其他杂质约占0.002%。

这就为以空气为原料生产液体燃料提供了可能:经由空气捕获装置收集和纯化,可得到较为纯净的二氧化碳(纯度98%)和水(污染物低于千万分之二)。

接下来的任务,就是把二氧化碳和水转化为燃料。

鉴于直接转化比较困难,一种权宜之计就是先把它们制备成合成气,即氢气和一氧化碳。这是制备许多化工原料的原料气。这套实验装置采用的方法是利用太阳能,驱动二氧化碳和水蒸气与三氧化二铈发生氧化还原反应,二氧化碳和水分别被还原为一氧化碳和氢气,而三氧化二铈被氧化为二氧化铈。氧化产物二氧化铈还可通过吸热,还原为氧气和三氧化二铈,便于再次循环利用。

市面上,三氧化二铈价格大约为1万元/吨,称不上昂贵,且可循环利用。合成气一氧化碳和氢气进入反应设备后,生成目的产物液态烃或甲醇,也就是空气燃料。

说到这里,大家或许会想到,二氧化碳合成淀粉的路线里,也有合成甲醇这一步,但那里用的是氢气还原,而这里用的是三氧化二铈还原。

“质”“量”兼优的能源利用方式

这条以空气为原料制备液态燃料的路线,理论上可行,实际上是否行得通呢?

首先让我们看一下产量。研究人员发现,该装置在正常工作条件下一天运行7小时,通过连续17次氧化还原循环,共获得96.2升的合成气。这些合成气,可在装置中进一步加工成甲醇。

装置测得的合成气单程摩尔转化率为27%,产生的甲醇纯度为65%。

剩余未转化的合成气经过6次循环转化后,最终总摩尔转化率为85%。一天运行7小时后,就得到了上述所提到的纯甲醇32毫升。这个产量的燃烧热和一盏功率为9瓦的日光灯照明15小时消耗的电量相当。

当然,这种设备并非只生产甲醇,通过选择具体的合成工艺,也可定制其他烃类燃料。

研究者认为,如果该项成果投入商业应用,将会创造巨大收益。例如,商业规模的太阳能燃料工厂可使用10个定日镜场,假设每个定日镜场收集100兆瓦的太阳辐射热能,系统总体效率为10%,那么每天就可生产95000升煤油,足够为一架载有325名乘客的空中客车提供从伦敦到纽约往返一趟的燃料。

这样看来,产量算是可观,那么这些燃料的质量如何呢?

我们和常规的航空燃料对比一下:目前生产航空煤油的常规方式是重油加氢裂化,产物中会不可避免地带有含硫化合物、含氮化合物、稠环芳烃、重金属等空气污染物。而通过该太阳能氧化还原装置生产出来的喷气燃料,通过燃烧测试表明,有害物质排放显著减少。相比之下,优势明显。另外,石油属于不可再生能源,而空气可源源不断地获取,从长远来看也更有前景。

在这个太阳能氧化还原装置里,二氧化碳和水在太阳能作用下会转化为液体燃料,而当液体燃料投入使用后又会生成二氧化碳和水。从物质角度考虑,碳排放和消耗相等,所以研究者称其为“碳中和的里程碑”。

从能量角度考虑,在燃料制备过程中,能量大多来自太阳能,而后续燃料燃烧又可根据需要转化为其他形式的能量。因此,这相当于间接利用了清洁能源。

面向未来发掘“清风”潜力

谈到这里,有人可能会质疑:为什么不直接制备氢气做燃料?这样就不再产生二氧化碳了呀!

其主要原因有两个:一是氢气作燃料,虽可减排,但不能吸收大气中已有的二氧化碳;二是限于目前的储氢技术,氢能在交通、家居等场景的普及还不现实。

其实,这项成果对未来最大的意义,并不是提供一个终极的能源生产方式,而是提供一个比较有性价比的固碳乃至碳中和手段,同时有望缓解碳氢燃料短缺且不可再生的危机。

此外,研究者算了一笔账:基于当前太阳能燃料系统的工作性能,空气捕获装置捕获量每年达到10万吨二氧化碳时,大约需要4500平方米的占地面积。假设系统总体效率为10%,那么这样一个太阳能燃料工厂每年将生产约3400万升燃料。相比之下,2019年全球航空煤油消耗量为4140亿升,若要完全满足全球需求,所有太阳能发电厂的总占地面积约为45000平方公里,相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%。在人迹罕至的荒漠里,除了“大漠孤烟直,长河落日圆”的胜景之外,还可平添几分科技氛围。

这样看来,太阳能燃料系统原料易得、环境友好、占地面积并不大,似乎很容易推广。而实际上面临着诸多挑战:太阳能热化学燃料的初始投资成本很高,每升常规喷气燃料的成本通常不超过1美元,每升太阳能喷气燃料的成本却到了10美元。所以,其在短期内并不占优。

鉴于此,研究者拿出方案:呼吁政策支持,为第一代商用太阳能燃料发电工厂创造一个短期市场;实现自我提升,通过规模效应和流程优化,降低关键部件的生产成本,从而提升市场竞争力。

从质量守恒的角度来看,碳虽不会消失,但可转化为一种有益的存在形式,不管是淀粉还是燃料。这些转化途径都不是终极方式,也不是非此即彼。碳中和不会就此止步,未来会出现更多脱碳途径,各自发挥不同作用、适用不同条件。

“惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色,取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也”。说出此话的北宋文学家苏轼尽管很有洞察力,但他或许想不到清风不仅能为“无米炊”,还能化作“万金油”。的确,到目前为止,我们还不知道二氧化碳究竟蕴藏着多大的转化潜力、存在多少种可能的用途。这一切,均取决于人类的想象力,这正是创新和改变的源泉。

这就意味着,从许多方面来看,我们的大脑与社会环境格格不入。大脑喜欢安全稳定、有迹可循、节约能量,并不适应不可预期、高速发展、大量消耗的人类社会。然而,我们却置身其中。不管做起来有多困难,我们都必须适应社会文化——毕竟,我们都是社会中的一员。

——戴维•迪萨尔沃 《疯狂行为学 : 来自猩猩的你,为什么总会失去理智》

#雨城读书笔记_科学#

1、投资最重要的原则

投资想赚大钱,必须有耐性。换句话说,预测股价会达到什么水准,往往比预测多久才会达到那种水准容易。而另一件重要的事就是股票市场本质上具有欺骗投资人的特性,跟随其他每个人当时在做的事去做,或者自己内心不可抗拒的呐喊去做,事后往往证明是错的。

2、

投资赚钱的逻辑

买股票的最终目的是为了利润。因此,投资者应该回顾一下美国的股票市场史,看看人们累计财富的方法。有一种人,即便在早年,找到真正杰出的公司,抱牢它们的股票,度过市场的波动起伏,不为所动,也远比买低卖高的做法赚得多。因此,大部分投资人终其一生,依靠有限的几支股票,长时间的持有,就为自己或子女奠下成为巨富的基础。这些机会不见得必须在大恐慌底部的某一天买股票。这些公司股价年复一年都能让人赚到很高的利润,投资者需要的能力,是能区辩提供绝佳投资机会的少数公司。

3、

股票长期投资收益优于债券

在1946年-1956年的10年间,全球货币贬值情况非常严重,其中美元贬值了29%,每年的贬值率是3.4%。即便在利率较高的1957年,投资者购买公债长期看都仍是亏损的。通货膨胀大幅攀升源于总体信用扩增,而此事又是政府庞大的赤字使得信用体系的货币供给大增造成的。因此,正常经济周期下,企业营运保持不错,股票表现优于债券。如果是经济严重衰退,债券表现也许短期优于股票,但接下来政府大幅制造赤字的行动,必将导致债券投资真正的购买力再度大跌。经济萧条几乎肯定会制造另一次通货膨胀的急升,这样的情况下,股票的吸引力又会超过债券。所以,综合长期来看,股票投资仍是最佳的选择。

4、

“幸运且能干”和“能干所以幸运”

分析一家成长型企业,不应拿某一年的经营业绩进行评价,因为即使最出色的成长型公司,也不能期望每年的营业额都高于前一年。因此应以好几年为单位判断公司营业额有无成长。而这些优秀的成长企业有两个特征:“幸运且能干”和“能干所以幸运”。两者都要求管理层很能干。个人理解,后者类型的企业更令人心仪:即处在不利的行业竞争发展格局之中,但仍能保持出色的竞争优势,并转化为超越行业的业绩增长。

5、

利润率和边际公司

利润率是分析公司的好指标,而边际公司就是利润率低下的公司。投资者不应该只考虑经济景气下的利润率,因为经济向好时,边际公司利润率的成长幅度远高于成本较低的公司,后者的利润率也在提升,但幅度并不会太大。因此,年景好时,体质疲弱的公司盈余成长率往往高于同行中体质强健者,但也必须记住,一旦年景不好,边际公司的盈余也会急剧下降。

这些观点在现代看来,似乎不足以反映真实现状。例如零售业的利润率(净利润率)是非常低的,但很多优秀的零售企业却往往是绝佳的投资对象。利润率低于对手,但却保持强大竞争力的企业,能够通过薄利多销或提供优质低价的产品争取消费者。

6、

管理层是否报喜不报忧

即使是经营管理最好的公司,有时也会出乎意外碰到困难。最成功的企业,也无法避免这种叫人失望的事情。坦诚面对,加上良好的判断力,会知道它们只是最后成功的代价之一,这往往是公司强势的迹象,而非弱势的特征。

而管理层面对这些事情的态度,是投资人十分宝贵的线索。那种遇到好事侃侃而谈,遇到难题则三缄其口的公司领导层,投资者应该回避。

7、

选择大公司还是成长型小企业

相对于大公司,规模较小的公司股价更容易上涨。因为市值规模小,盈余的增长会更快的反应到股价当中,因此十年内可以上涨数十倍。但费雪提醒投资者:投资这样的小型成长股,技巧娴熟的人都难免偶尔犯错。而要是投资这样的普通股犯错,丢出去的每一块钱可能就消失了。因此,投资者应该选择那种历史悠久、根基较稳固的成长型股票。

而年轻高风险公司由于自身不断发展成熟,可能进步到机构投资者开始购买的地步,投资者这个时候倒可以投资这样的公司。这种公司未来增值的潜力不似以往那么大了,但仍能取得较好的回报。

8、

买进成长股的时机

不主张投资者一定要在市场崩溃后寻找买入时机,他认为在1929年股市崩溃后的两年内有勇气买入并持有几支股票的投资者收益率固然可观,但在50年代以合理的价格买入成长股的投资者也获得了惊人的回报。

坚决反对投资者去预测所谓经济景气高点和低点,以作为买入或卖出的根据。他辛辣讽刺说,如果投资者有耐心查询下每年在商业周刊上刊登的经济学家对未来的预测就会发现,他们成功的概率极低。经济学家们花费在经济预测上的时间如果拿去思考如何提升生产力可能对人类的贡献更大。

几乎所有投资大师,都对依赖经济景气预测作为投资判断的观点嗤之以鼻,彼得林奇说:美国有6万名经济学家,却没有一个人预测到1987年的股市灾难。巴菲特也说华尔街的经济学家都睡大觉,可能是投资者的好消息。

这一点应该是可以验证的,在2007年中国经济景气高点时,几乎没有经济学家对未来抱有悲观观点,狂热乐观的倒是太多。

主张投资者应选择在非常能干的管理层领导下的公司,他们偶尔也会遭遇到始料不及的问题,之后才能否极泰来。投资者应该知晓这些问题都属于暂时性质,不会永远存在。如果这些问题引发股价重挫,但可望在几个月内解决问题,而不是拖上好几年,那么此时买入股票可能相当安全。

但这并不代表投资者完全不理会经济萧条带来的问题。但诸如1929年那样的投机极度炙热导致的股价崩盘和后续经济大萧条外,投资者并不应该对股价的大幅下跌感到惊慌失措。当确定某家公司值得投资,放手去投资就是,因为推测产生的恐惧或者希望不应该令投资者却步。

9、

卖出以及何时卖出

卖出的三个理由之一,就是当初买进行为犯下错误,某特定公司的实际状况显著不如原先设想那么美好。在某种程度上,要看投资者能否坦诚面对自己。另外,就是当成长股成长潜力消耗殆尽,股票与持有原则严重脱节时,就应该卖出。最后一个理由就是有更加前景远大的成长股可以选择。

投资者不应该因为空头市场的担忧而卖出股票(恐惧熊市的到来)。他认为这样做无异于要求投资者知道空头市场何时出现,以及何时结束(在空头市场底部买回股票)。但通常情况是投资者卖出后,空头市场并未出现,市场继续上扬。等到空头市场真的来临时,却从来没有见过比卖出价格更低的位置买回相同股票的投资者。通常的情况是,股价并没有跌回卖出价,但投资者仍苦苦等待,或者股价真的一路下挫跌过卖出价,他们却又忧虑别的事情而不敢买回。

提醒投资者,不应该因为手上的股票涨幅过大就卖出股票。因为,“涨幅过大”、“估值过高”,都是非常模糊的概念。没有证据表明多高的估值或者涨幅才是最高。

进而推论出这个观点:如果当初买进普通股时,事情做得很正确,则卖出时机是——几乎永远不会到来。

投资也难免需要些运气,但长期而言,好运和坏运会相互抵消掉。想要持续成功,必须依靠技能和继续运用良好的原则。相信,未来主要属于那些能够自律且肯付出心血的人…


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