#碳中和##碳达峰##碳中和碳达峰##双碳目标##碳市场#
【欧盟碳边境税达成一致，碳市场将纳七行业】
碳中和产业情报第15期（3月16日）采集碳中和产业最新情报25条，涉及政策法规 、能源电力、行业减碳、科技创新、绿色金融、企业路径、国际视野等领域。
碳中和产业情报由阡陌研究院出品。阡陌研究院是专注于碳中和产业研究与咨询的机构。
一、政策法规
1、生态环境部3月15日发布《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》，并更新《企业温室气体排放核算方法与报告指南发电设施(2022年修订版）》，预示着全国碳市场第二个履约周期准备工作正式启动。有关负责人表示，达到温室气体排放门槛的建材、钢铁、有色、石化、化工、造纸、民航等行业企业或其他经济组织纳入工作范围，需要开展温室气体排放报告与核查工作。这预示着全国碳市场纳入行业或将扩围。（证券时报）
2、住建部、工信部、农业农村部、商务部、国家市监总局、国家乡村振兴局等六部门联合开展绿色建材下乡活动，以加快绿色建材生产、认证和推广应用。活动将按照部门指导、市场主导、试点先行原则，选择5个左右地区开展试点。（澎湃）
3、《工业园区碳中和设计指南》和《工业园区碳中和评价方法》两项团体标准制定工作正式开启。由中华环保联合会发起，金风科技主编，中船重工、中石化、阿里巴巴、京东、北京绿色交易所等40余家工业企业、科研院所、碳市场交易所和环境科技企业参与。（金风科技）
4、由中国城镇供水排水协会牵头组织，北京建筑大学主编，会同北京首创生态环保集团股份有限公司、北京排水集团和中建环能科技股份有限公司等参与编制的《城镇水系统碳核算与减排技术指南》举行了专家咨询会。（水业碳中和资讯）
二、能源电力
5、天合光能青海省政府签署战略合作协议，致力于合作打造源网荷储一体化零碳产业园，以打造国家清洁能源产业高地。（新华网）
6、清华大学经济管理学院副院长李纪珍表示，构建以新能源为主体的新型电力系统，是能源革命及最终实现双碳目标的重要途径。新型电力系统是一项任务重、时间紧的系统性工程，其中电力新基建、电网数字化转型、电力数据要素市场培育等建设方向都需要深度拥抱新技术与新模式。（中国新闻网）
7、金山能源与加拿大能源之星公司签订战略合作协议，双方在四个重点领域开展合作，包括氢燃料电池系统生产、氢燃料电池汽车销售、加氢站及氢燃料电池重卡营运。（格隆汇）
8、苏洼龙水电站500千伏送出工程的输电线路成功穿越竹巴龙自然保护区，完成工程难度最大的施工区段建设。国网四川省电力公司表示，目前全线架线已完成80%，工程进入冲刺阶段，预计4月底投运。（四川在线）
9、宋都股份公告称，其控股子公司宋都锂科与启迪清源、西藏珠峰等签订协议，拟垫资16亿元参与西藏珠峰阿根廷锂钾有限公司年产5万吨碳酸锂盐湖提锂建设项目。在对该投资事件的董事会表决公告中，宋都股份的三名独董在一致投出弃权票；之后上海证券交易所也进行了问询。（银柿财经）
三、行业减碳
10、中国钢铁工业协会统计数据显示，截至2021年年底，已有34家钢铁企业完成了超低排放改造公示。其中，23家钢铁企业完成了全工序超低排放改造，并通过了评估监测公示，钢铁产能约1.45亿吨；另外，11家钢铁企业完成了部分工序的超低排放改造和评估监测进展情况公示，钢铁产能约8400万吨。（央视新闻）
11、广汇能源公告称，其全资子公司广汇碳科技公司整体规划建设的300万吨/年二氧化碳捕集、管输及驱油一体化项目已正式开工建设，首期为建设10万吨/年二氧化碳捕集与利用示范工程。这标志着广汇能源CCUS项目进入了实质性的建设阶段。（中国网）
12、中国旅法航协会长叶伟明表示，在氢能飞机的研发方面，各国都在同一起跑线上，这对中国来说是一个重要的机会。中国航空业和能源工业必须抓住第三次航空革命的历史机遇，尽快起步。中国在经典航空发动机领域仍处于追赶阶段，他建议中国航空制造尽早向新能源技术方向跨越，大胆转型。（科技日报）
13、金隅集团副总经理、北京建筑材料科学研究总院执行董事王肇嘉指出，很多大型水泥企业将自己定位成城市净化器，承担了城市固废等废弃物处理处置工作，利用废弃物替代原燃料实现节约能源资源消耗。同时，应依靠产品、工艺、技术的创新，达到水泥行业低碳排放目标。（中证网）
14、全国人大代表，中国宝武中南钢铁党委书记、董事长、总裁李世平在十三届全国人大五次会议期间表示，推广使用高等级绿色建筑材料是降低碳排放的有效手段，对推进国家实现双碳目标具有举足轻重的作用。（中国冶金报）
四、科技创新
15、西安科技大学相继成立三个研究院，包括陕西能源化工碳中和研究院、乡村振兴研究院、新疆“一带一路”能源研究院，主要面向能化领域低碳发展、及乡村振兴产业发展和乡村建设的需求。（西安新闻网）
16、数秦承建“天目临碳数智大脑”项目，入选中国工程院创新应用案例。天目“临碳”数智大脑聚焦碳排放、碳减排、碳汇三大领域，按照跨领域、场景化、大场景、小切口的要求，基于区块链、大数据和物联网技术，建立碳达峰碳中和数智体系。平台主要包括数据仓、智能分析中心、一张屏三个组成部分。（众投邦双创加速器）
17、字节跳动在成都成立全资子公司成都光合信号科技，经营范围包括软件开发、企业管理咨询技术服务技术开发等。（DoNews）
五、绿色金融
18、中国银保监会表示，有关方面大力发展绿色金融，满足能源电力供给合理资金需求，2021年21家主要银行绿色信贷余额超过15万亿元，较年初增加3.5万亿元。（中国新闻网）
19、和邦生物公告称，拟将控股子公司武骏光能分拆至上交所主板上市。武骏光能主营优质原片玻璃、Low-E镀膜玻璃及制品玻璃的生产及销售，目前正在建设光伏材料及制品项目。（证券日报）
20、碳衡科技于今年2月中旬完成由元禾原点领投的数千万元天使轮融资。首席执行官黄彦翔称，碳衡科技主要为企业提供碳中和数字化转型的相关服务，帮助企业定义早期零碳的路径，制定整体碳中和战略，以数字化驱动整体战略的形成，包括企业碳排放管理和产品碳足迹管理。他认为，从政府积极推动、企业积极配合响应、碳排放体量这三方面条件综合来看，中国在接下来的十年一定会孕育出一批世界级的碳数字化管理的独角兽。（IPO早知道）
21、据深交所披露，知识城（广州）投资集团有限公司2022年面向专业投资者公开发行5亿元碳中和绿色公司债券（第一期），目前发行工作已结束，最终发行规模为5亿元，票面利率为3.09%。
六、企业路径
22、中国联通发布2021年业绩情况，提及通过与中国电信共建共享，每年预计可节约用电超过175亿度、累计减排二氧化碳超过600万吨，并累计为双方节省投资超过人民币2100亿元。（运营商财经）
七、国际视野
23、3月15日，法国总统马克龙在其个人社交媒体表示，欧盟成员国已就欧盟碳边境税达成一致。（央视网）
24、韩国《每日经济》援引彭博社NEF能源转换投资趋势2021报告称，去年韩国能源转换投资规模为130亿美元，位居世界第八，中国能源转换投资规模是2260亿美元，位居世界第一，美国以1140亿美元位居世界第二。（新浪）
25、英国能源与气候变化部和牛津大学净零排放的调查显示，目前全球最大的上市公司中有五分之一已承诺实现净零排放目标。（千家智能家居网）
【欧盟碳边境税达成一致，碳市场将纳七行业】
碳中和产业情报第15期（3月16日）采集碳中和产业最新情报25条，涉及政策法规 、能源电力、行业减碳、科技创新、绿色金融、企业路径、国际视野等领域。
碳中和产业情报由阡陌研究院出品。阡陌研究院是专注于碳中和产业研究与咨询的机构。
一、政策法规
1、生态环境部3月15日发布《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》，并更新《企业温室气体排放核算方法与报告指南发电设施(2022年修订版）》，预示着全国碳市场第二个履约周期准备工作正式启动。有关负责人表示，达到温室气体排放门槛的建材、钢铁、有色、石化、化工、造纸、民航等行业企业或其他经济组织纳入工作范围，需要开展温室气体排放报告与核查工作。这预示着全国碳市场纳入行业或将扩围。（证券时报）
2、住建部、工信部、农业农村部、商务部、国家市监总局、国家乡村振兴局等六部门联合开展绿色建材下乡活动，以加快绿色建材生产、认证和推广应用。活动将按照部门指导、市场主导、试点先行原则，选择5个左右地区开展试点。（澎湃）
3、《工业园区碳中和设计指南》和《工业园区碳中和评价方法》两项团体标准制定工作正式开启。由中华环保联合会发起，金风科技主编，中船重工、中石化、阿里巴巴、京东、北京绿色交易所等40余家工业企业、科研院所、碳市场交易所和环境科技企业参与。（金风科技）
4、由中国城镇供水排水协会牵头组织，北京建筑大学主编，会同北京首创生态环保集团股份有限公司、北京排水集团和中建环能科技股份有限公司等参与编制的《城镇水系统碳核算与减排技术指南》举行了专家咨询会。（水业碳中和资讯）
二、能源电力
5、天合光能青海省政府签署战略合作协议，致力于合作打造源网荷储一体化零碳产业园，以打造国家清洁能源产业高地。（新华网）
6、清华大学经济管理学院副院长李纪珍表示，构建以新能源为主体的新型电力系统，是能源革命及最终实现双碳目标的重要途径。新型电力系统是一项任务重、时间紧的系统性工程，其中电力新基建、电网数字化转型、电力数据要素市场培育等建设方向都需要深度拥抱新技术与新模式。（中国新闻网）
7、金山能源与加拿大能源之星公司签订战略合作协议，双方在四个重点领域开展合作，包括氢燃料电池系统生产、氢燃料电池汽车销售、加氢站及氢燃料电池重卡营运。（格隆汇）
8、苏洼龙水电站500千伏送出工程的输电线路成功穿越竹巴龙自然保护区，完成工程难度最大的施工区段建设。国网四川省电力公司表示，目前全线架线已完成80%，工程进入冲刺阶段，预计4月底投运。（四川在线）
9、宋都股份公告称，其控股子公司宋都锂科与启迪清源、西藏珠峰等签订协议，拟垫资16亿元参与西藏珠峰阿根廷锂钾有限公司年产5万吨碳酸锂盐湖提锂建设项目。在对该投资事件的董事会表决公告中，宋都股份的三名独董在一致投出弃权票；之后上海证券交易所也进行了问询。（银柿财经）
三、行业减碳
10、中国钢铁工业协会统计数据显示，截至2021年年底，已有34家钢铁企业完成了超低排放改造公示。其中，23家钢铁企业完成了全工序超低排放改造，并通过了评估监测公示，钢铁产能约1.45亿吨；另外，11家钢铁企业完成了部分工序的超低排放改造和评估监测进展情况公示，钢铁产能约8400万吨。（央视新闻）
11、广汇能源公告称，其全资子公司广汇碳科技公司整体规划建设的300万吨/年二氧化碳捕集、管输及驱油一体化项目已正式开工建设，首期为建设10万吨/年二氧化碳捕集与利用示范工程。这标志着广汇能源CCUS项目进入了实质性的建设阶段。（中国网）
12、中国旅法航协会长叶伟明表示，在氢能飞机的研发方面，各国都在同一起跑线上，这对中国来说是一个重要的机会。中国航空业和能源工业必须抓住第三次航空革命的历史机遇，尽快起步。中国在经典航空发动机领域仍处于追赶阶段，他建议中国航空制造尽早向新能源技术方向跨越，大胆转型。（科技日报）
13、金隅集团副总经理、北京建筑材料科学研究总院执行董事王肇嘉指出，很多大型水泥企业将自己定位成城市净化器，承担了城市固废等废弃物处理处置工作，利用废弃物替代原燃料实现节约能源资源消耗。同时，应依靠产品、工艺、技术的创新，达到水泥行业低碳排放目标。（中证网）
14、全国人大代表，中国宝武中南钢铁党委书记、董事长、总裁李世平在十三届全国人大五次会议期间表示，推广使用高等级绿色建筑材料是降低碳排放的有效手段，对推进国家实现双碳目标具有举足轻重的作用。（中国冶金报）
四、科技创新
15、西安科技大学相继成立三个研究院，包括陕西能源化工碳中和研究院、乡村振兴研究院、新疆“一带一路”能源研究院，主要面向能化领域低碳发展、及乡村振兴产业发展和乡村建设的需求。（西安新闻网）
16、数秦承建“天目临碳数智大脑”项目，入选中国工程院创新应用案例。天目“临碳”数智大脑聚焦碳排放、碳减排、碳汇三大领域，按照跨领域、场景化、大场景、小切口的要求，基于区块链、大数据和物联网技术，建立碳达峰碳中和数智体系。平台主要包括数据仓、智能分析中心、一张屏三个组成部分。（众投邦双创加速器）
17、字节跳动在成都成立全资子公司成都光合信号科技，经营范围包括软件开发、企业管理咨询技术服务技术开发等。（DoNews）
五、绿色金融
18、中国银保监会表示，有关方面大力发展绿色金融，满足能源电力供给合理资金需求，2021年21家主要银行绿色信贷余额超过15万亿元，较年初增加3.5万亿元。（中国新闻网）
19、和邦生物公告称，拟将控股子公司武骏光能分拆至上交所主板上市。武骏光能主营优质原片玻璃、Low-E镀膜玻璃及制品玻璃的生产及销售，目前正在建设光伏材料及制品项目。（证券日报）
20、碳衡科技于今年2月中旬完成由元禾原点领投的数千万元天使轮融资。首席执行官黄彦翔称，碳衡科技主要为企业提供碳中和数字化转型的相关服务，帮助企业定义早期零碳的路径，制定整体碳中和战略，以数字化驱动整体战略的形成，包括企业碳排放管理和产品碳足迹管理。他认为，从政府积极推动、企业积极配合响应、碳排放体量这三方面条件综合来看，中国在接下来的十年一定会孕育出一批世界级的碳数字化管理的独角兽。（IPO早知道）
21、据深交所披露，知识城（广州）投资集团有限公司2022年面向专业投资者公开发行5亿元碳中和绿色公司债券（第一期），目前发行工作已结束，最终发行规模为5亿元，票面利率为3.09%。
六、企业路径
22、中国联通发布2021年业绩情况，提及通过与中国电信共建共享，每年预计可节约用电超过175亿度、累计减排二氧化碳超过600万吨，并累计为双方节省投资超过人民币2100亿元。（运营商财经）
七、国际视野
23、3月15日，法国总统马克龙在其个人社交媒体表示，欧盟成员国已就欧盟碳边境税达成一致。（央视网）
24、韩国《每日经济》援引彭博社NEF能源转换投资趋势2021报告称，去年韩国能源转换投资规模为130亿美元，位居世界第八，中国能源转换投资规模是2260亿美元，位居世界第一，美国以1140亿美元位居世界第二。（新浪）
25、英国能源与气候变化部和牛津大学净零排放的调查显示，目前全球最大的上市公司中有五分之一已承诺实现净零排放目标。（千家智能家居网）
【3月10日女法官国际日】今天是首个“女法官国际日”。2021年4月，第75届联合国大会决议将每年3月10日确定为“女法官国际日”，以庆祝女性法官的成就并激励更多女性立志成为法官。下图是澳大利亚高等法院首席大法官苏珊·玛丽·基弗尔（Susan Mary Kiefel AC）。她在2017年就任澳大利亚首席大法官时，是第一位担任该职位的女性。澳大利亚政府致力于促进性别平等，让女性在所有的领域都能得到平等的机会。https://t.cn/A66qyeqK
#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。
【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。
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