作者 | 雪小頑
編輯 | 靖宇
在位于舊金山灣區的實驗室裡，尼古拉斯·弗蘭德斯（Nicholas Flanders）站在一個亮晶晶的金屬箱子面前。箱子的大小和洗衣機差不多，内部是一層層金屬闆，像三明治一樣疊放起來。金屬闆裡面的填充物是黑色的聚合物電解質膜，表面有特制的金屬催化劑塗層。
弗蘭德斯把這個箱子稱為「能夠吃碳的黑色葉子」。就像植物的葉子可以利用二氧化碳、水和陽光來制造有機物一樣，這個箱子可以進行「工業光合作用」，隻使用水和可再生電力，将二氧化碳轉化為傳統上需要化石燃料才能制成的重要化學品、材料和燃料，副産品隻有氧氣。
弗蘭德斯是一家初創公司 Twelve 的聯合創始人兼 CEO。Twelve 成立于 2015 年，是一家碳轉化公司，主張「用空氣制造必需品，而不是石油」。
去年 8 月，Twelve 通過電解二氧化碳，試驗制造出了世界上第一種碳中和、無化石的噴氣燃料。「這是一種對待碳的全新方式。」弗蘭德斯說，「我們可以在經濟活動中直接消除碳，而不是先把它從地下挖出來之後，再想辦法抵消掉。」
做碳轉化和碳利用業務，Twelve 不是獨一家。很多公司開始利用工業排放的二氧化碳，或者直接從空氣中捕獲二氧化碳。無論是食品、伏特加、運動服等生活消費品，還是混凝土、塑膠、泡沫等工業材料，都可以用二氧化碳來制造，專門的電商交易市場也開始興起。
但并不是所有人都看好這項創新：且不說這類技術能否大規模應用還未經證明，在那之前，人們很可能更肆無忌憚地制造二氧化碳，走向氣候保護的反面。
給 CO 一點「電」
弗蘭德斯從小在紐約北部的農場長大，是一個科幻迷，對自然和科技有濃厚的興趣。在麥肯錫從事了一段時間清潔技術業務之後，他考取了斯坦福大學商學院 MBA，目标是創辦自己的清潔技術公司。
在斯坦福大學的學生俱樂部，弗蘭德斯遇到了兩位創業夥伴——肯德拉·庫爾（Kendra Kuhl）和埃托沙·凱夫（Etosha Cave）。
庫爾和凱夫在同一個實驗室攻讀了博士學位，共同研究轉化二氧化碳的電催化劑。二人當時已經與世界頂級的斯坦福大學 Jaramillo 團隊合作，開發了應用于二氧化碳電解還原的旗艦級反應堆，有心将這項技術發明轉化為工業級産品。
三個人一拍即合。2015 年，他們共同創辦了碳轉化公司 Twelve，通過建立一個人工碳循環來應對全球氣候問題。
Twelve 的三位聯合創始人（從左到右）：肯德拉·庫爾、尼古拉斯·弗蘭德斯和埃托沙·凱夫。圖源 | techstars
公司的核心發明就是那款「能夠吃碳的黑色葉子」——一個名為「O12」的新型催化劑裝置，可以利用風能、太陽能等可再生資源産生的電力，将二氧化碳和水轉化為航空燃料和塑膠等有價值的産品，擺脫原來作為碳來源的化石燃料。
這個裝置起初隻有郵票大小，經過幾個月的試驗，裝置的體積增加，效率和性能提高了 10 倍。
從技術原理來看，O12 是一種由新型聚合物電解質膜（PEM）構成的電解槽，通過應用可再生電力，将水分子分解為氧氣、電子和氫離子，并在陰極上添加特制的金屬催化劑，将二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣，進而制成聚乙烯、乙醇、乙烯、甲烷和航空燃料等産品。
一台 O12 的碳轉化能力相當于 37000 棵樹，或 64 個足球場大小的茂密森林。裝置可以進入現有的供應鍊和制造流程，直接與二氧化碳的排放源相連。這意味着工業排放者可以從原來的廢棄物中創造新的價值。
O12 技術還可以做到捕獲空氣中的二氧化碳，将空氣中留存的二氧化碳轉化為新産品。
在 Twelve 創辦早期，籌集資金是一件讓創始人頭疼的事，當時的資本并不看好工業領域的科技硬體公司。創始團隊花了兩年時間，在美國勞倫斯伯克利國家實驗室的一項環保孵化器項目的支援下，建立了第一台裝置原型，還拉上了潛在客戶殼牌做背書。
從 2020 年末開始，融資環境發生改變，越來越多的大型投資機構開始參與清潔技術。
「創業公司需要巨大的技術突破才能獲得資金，這個門檻沒有變。」弗蘭德斯說，「但與我們最初的情況相比，現在是一個真正利好的環境，氣候經濟的企業家有更多機會獲得投資。」
去年 7 月，Twelve 獲得了 5700 萬美元的 A 輪融資。2022 年，Twelve 被 Fast Company 評為全球 50 家最具創新性公司。
「在我們想象的未來裡，化石燃料是博物館陳列的文物，石油井架都長滿了銅鏽。」創始團隊的願景是，創造一個由工業光合作用驅動的「無化石的未來」。
碳不是「敵人」，是産品
Twelve 開創了一個名為「碳轉化」的市場類别，通過消除化學品、材料和燃料中對碳的需求，提供全新的碳排放解決方案，将二氧化碳轉化為更具商業價值的碳形式。
創新點在于「消除」。舊有的解決方案是在碳排放之後，想辦法抵消，而Twelve 是直接減少了碳排放，從二氧化碳廢棄物中創造收入。根據 Twelve 的應用目标，用二氧化碳取代化石原料，可以解決全球近 10% 的碳排放。
全球航空業每年産生 12 億噸二氧化碳，是最難實作碳減排的行業之一。
2020 年，Twelve 與美國空軍合作，成功從二氧化碳中生産了無化石的噴氣燃料，證明了這項技術有效，并且無需對現有的飛機設計和商業法規進行任何更改。項目成功後，Twelve 開始在全球範圍内生産适用于商業和軍用航空的燃料。
如果列出與 Twelve 合作的客戶名單，不僅涵蓋的領域廣，也不乏大公司和知名品牌：
Twelve 與梅賽德斯-奔馳合作，生産了世界上第一個由二氧化碳制成的汽車零部件；與寶潔旗下的汰漬合作制造第一款二氧化碳洗衣粉；與時尚品牌 Pangaia 合作制造太陽鏡；為美國宇航局提供工具、燃料和火星上的新鮮空氣。
世界上第一個由二氧化碳制成的汽車零件。圖源 | techstars
品牌使用二氧化碳制造的材料和燃料，可以在不影響産品的安全性、性能或功效的情況下，減少碳足迹。
「我們每天賴以生存的衣食住行，幾乎都需要使用碳。」創始團隊在公開信中寫道，「在應對氣候變化方面，碳不是我們的敵人。相反，我們認為碳是變化的因素，是生命的基石，也是保持世界運轉的材料、化學品和燃料的原料。」
Twelve 已經打通了碳轉化的整個業務鍊條，在上遊的二氧化碳捕獲端有合作方，在下遊也有購買技術産品的客戶，中間還有可再生能源的業務夥伴為 O12 裝置提供動力。「我們需要每一個人都參與進來，所有的槳一起劃船。」弗蘭德斯說。
無化石的未來，是「一場豪賭」？
和 Twelve 一樣，很多初創公司都盯上了碳轉化和碳利用業務，用二氧化碳制造商品成了一條熱門賽道。
2017 年成立的初創公司 Air Company，正在銷售二氧化碳制造的伏特加和香水，并在疫情期間生産了洗手液。它與碳捕獲初創公司 CarbonQuest 合作，不久後就能使用從曼哈頓辦公樓供暖系統捕獲的二氧化碳。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。圖源 | Guardian
高檔跑鞋品牌 On 去年宣布與美國初創公司 LanzaTech 合作，計劃在一年後推出第一雙完全由碳制成的鞋子，未來有一半數量的鞋底泡沫将不再由石油化工産品制造，而是由碳制成。LanzaTech 擁有一項專利技術，可以從工業排放的碳廢物中提取乙醇，乙醇經過一系列化學反應後生成聚乙烯，用來制造泡沫。
加拿大公司 CarbonCure 成立于 2012 年，是建築材料領域的佼佼者。該公司的核心技術是在混凝土的混合過程中注入二氧化碳，二氧化碳與濕潤的混凝土發生反應，迅速生成一種永久的礦物質。
CarbonCure 将這項技術授權給混凝土制造商，幫對方改造系統，将他們轉變為碳技術公司。這不僅給混凝土制造商帶來了綠色銷售的優勢，還可以減少約 5% 的水泥含量，節約經濟成本。
「碳的美妙之處在于，你可以用它制造各種不同的東西。」密歇根大學機械工程教授、全球二氧化碳倡議負責人沃爾克·西克（Volker Sick）說。
随着碳轉化産品的品類不斷增加，Expedition Air 和 SkyBaron 等專業的電商市場正在興起，用來交易此類消費品。
「我們尚處于一個碳技術産業的早期階段。」紐約大學城市未來實驗室的帕特·薩賓斯利（Pat Sapinsley）說。薩賓斯利目前管理着一個新的加速器項目，幫助初創企業獲得立足點。
盡管這隻是一個新興行業，大多數活動還處在試驗階段，但據城市未來實驗室估計，目前大約有 350 家初創公司希望實作「碳價值」。
支援者認為，碳利用行業可以幫助實作政府和企業一直以來的零排放承諾，因為單靠可再生電力，顯然無法實作這一承諾。
不過，這項創新也面臨質疑。如果這項技術真的要為氣候環境服務，就需要迅速實作大規模生産，并提供具有價格競争力的産品。德國初創公司 Made of Air 的 CEO 艾利森·德林（Allison Dring）表示，除非我們能大規模生産，否則就沒有意義。
一個更具體的難題是尋找更多客戶。這些初創公司需要與更大的公司合作，但它們目前很難進入對方現有的供應鍊。以 CarbonCure 公司為例，它為 450 家混凝土生産商提供技術，這個數量幾乎是所有碳利用項目的總和，但卻隻是全球 10 萬多家混凝土工廠的九牛一毛。
另一個瓶頸是如何擷取大量且低成本的二氧化碳。雖然從工業排放中捕獲二氧化碳的技術已經成立，但目前還隻是在小範圍内進行。直接從空氣中捕獲二氧化碳的技術還不太發達，成本也較高。此外，如果二氧化碳是在不同的地方被捕獲，還需要基礎設施來進行轉移。
「這些開腦洞的技術能否被大規模應用，還未經證明。」環境運動組織「地球之友」的政策主管邁克·蔡爾茲（Mike Childs）認為，這是一場押注人類和地球環境的豪賭。從源頭上減少碳排放，才是限制全球變暖的最佳和最廉價的方法，而這些技術甚至會成為權力階層放任使用化石燃料的借口。
頭圖圖源 | CleanTechnica