在 2016 年 4 月一个飘雪的日子里，时任怀俄明州州长马特·米德宣布了一项竞赛，他希望这项竞赛能够拯救该州陷入困境的煤炭产业。竞赛的目标很明确，尽管实现目标并非易事。
目标是找到一种方法，将二氧化碳排放转化为可以销售的产品。比赛场地将位于怀俄明州吉列的一家燃煤发电厂。
怀俄明州竞赛的获胜者将与艾伯塔省一家燃气发电厂的类似竞赛的获胜者分享 1500 万美元的奖金。所有进入半决赛的选手都将获得 500 万美元奖金的一部分。
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来自全球各地的团队都提出了申请。
米德在 2019 年离任，他告诉聚集在吉列郊外干叉站的人群说：“我们正在寻找一个能改变世界的游戏规则。”
五年后出现的答案不太可能拯救煤炭，但它可以为一些世界上最难脱碳的产业的绿色化奠定基础。管理该竞赛的加州非营利组织 XPrize 今天宣布，它已选择两家绿色混凝土制造商作为 1500 万美元大奖的获得者。
该公告立即展示了碳利用的希望和局限性，即二氧化碳排放可以转化为碳纤维、混凝土甚至碳纳米管等产品。这也突显了能源世界在短短五年内发生了多大的变化。
艾伯塔省和怀俄明州的获胜团队都展示了使用二氧化碳来加强混凝土并减少其温室气体排放的工艺。
加拿大初创公司 CarbonCure Technologies 通过展示其可以将二氧化碳注入混凝土废水中并将其转化为可以加强混凝土的矿物质，赢得了艾伯塔省的比赛。
怀俄明州的获胜者，加州大学洛杉矶分校 CarbonBuilt，在混凝土凝固时将 CO2 注入混凝土混合物中，从而加强了最终产品并减少了 50% 以上的碳足迹。
混凝土是水泥的最终产品，水泥是全球排放的一个主要来源。为了制造水泥，石灰石和其他类似粘土的材料在巨大的窑炉中加热并转化为称为熟料的块状物质。然后，将熟料与石膏混合制成水泥。
全球碳项目估计，2020 年加热石灰石占总排放量的 4%。该数字不包括为窑炉供电所需的能源排放。还有一点：随着中国和其他国家迅速发展，水泥排放量正在快速增长。
XPrize 能源和资源价格运营执行主任马休斯·埃克斯塔沃说：“因此，两家我认为实际上与一个巨大市场、一个巨大产业相关，并且可以真正减少二氧化碳排放的公司能够从竞争中脱颖而出，这非常令人兴奋，因为这正是重点：能够真正扩大规模并对气候产生影响的解决方案。”
专家表示，虽然两家决赛选手都减少了混凝土的碳足迹，但它们不一定会减少水泥生产的排放。CarbonCure 和 CarbonBuilt 都需要 CO2 源来固化混凝土。二氧化碳可能来自水泥厂、发电厂、乙醇厂，或者可能来自大气。
哈佛大学教授、直接空气捕获初创公司 Carbon Engineering 的创始人戴维·基思指出，这些设施的排放量远远超过碳产品市场。例如，如果政策制定者担心水泥排放，他们最好要求在水泥厂安装碳捕获和封存设施。但他表示，这些项目将是昂贵且在政治上难以实现的。
他说，XPrize 竞赛令人担忧，因为它可能会减少对煤炭和加拿大油砂生产商等重污染行业的政治压力。公司可以声称它们正在减少排放，而实际的减排量却微乎其微。XPrize 竞赛由美国公用事业公司 NRG Energy Inc. 和加拿大油砂创新联盟赞助。
基思说：“从根本上讲，我们每年产生 40 吉吨的废二氧化碳，我们不需要那么多。应该进行一些现实检查。它在政治上分散了人们对实际解决问题的注意力。”
其他人则更为乐观。哥伦比亚大学全球能源政策中心研究碳捕获和利用的高级研究学者朱利奥·弗里德曼表示，碳利用可以为公司解决排放问题创造经济激励，这在水泥等经济中难以实现绿色化的行业中尤其重要。
不断增长的绿色混凝土市场可能会促使进一步的创新，从而提高效率并降低成本。还有一点：美国政府占国内混凝土市场的 50%，这使得华盛顿对该行业的排放量具有巨大的影响力。拜登总统的基础设施提案包含呼吁制定绿色采购标准的条款。
弗里德曼说：“把它想象成 A 型车或 T 型车会很有帮助。这是 200 年来混凝土配方的首次改变。它并非旨在成为气候空间的全部。它旨在成为难以减少的部分。”
他补充说：“这不是煤炭公司的救命稻草。这是一种通过做好事来做好事的方式。最终，人们喜欢二氧化碳利用，不是因为它解决了气候问题，而是因为你在制造东西和赚钱。......如果我们想改变我们建造东西的方式，我们需要公司采取行动，在这种情况下，它看起来很有用。”
碳利用的支持者承认这些技术的局限性，他们指出，世界排放量远远超过碳产品市场可以吸收的量。但他们认为，利用可以成为气候行动难题的重要组成部分，为绿色替代方案很少的行业提供解决方案。
CarbonCure 的早期版本技术已经安装在 300 家混凝土厂中。该公司主要利用乙醇厂的二氧化碳注入混凝土混合物中，并希望到 2030 年每年减少 5 亿吨二氧化碳排放量。
与传统的碳捕获（将二氧化碳注入地下处置井）不同，将气体转化为矿物质的好处还在于可以永久存储，CarbonCure 总裁詹妮弗·瓦格纳说。
她说：“我们注入的每一吨都会永久矿化，永远不会释放。所以我认为你必须考虑细微之处，哪些解决方案是暂时去除，哪些是永久去除。我们需要一种组合的方法来实现我们的气候目标。这里没有灵丹妙药。我们需要工具箱中的所有工具。”
加州大学洛杉矶分校塞缪利工程学院的分支机构 CarbonBuilt 正在寻找一种方法来帮助绿化世界上快速增长的建筑行业，加州大学洛杉矶分校碳管理研究所负责人、土木与环境工程教授高拉夫·桑特说。该公司现在正寻求将其技术应用于商业环境。
通过将 CO2 注入水泥混合物中，该公司有效地降低了水泥生产的 CO2 足迹，并创造了比替代品更强的产品。他说，最便宜的方法是将 CarbonBuilt 的技术设置在煤炭厂或水泥厂，在那里它可以获得最便宜的 CO2。
他说：“大气层对二氧化碳的来源是不可知的。因此，任何已经实现的二氧化碳减排都是有意义的。我认为我们的价值主张真正取决于我们如何处理像水泥生产这样庞大的产业，这显然是我们所处世界的基础，我们如何降低该行业的碳强度？第二，我们如何尝试利用我们可以经济有效地利用的任何二氧化碳来源来向建筑市场提供混凝土，这不仅是从工程角度来看是我们想要的，而且也是从社会角度来看我们想要的，以及我们如何以尽可能低的成本做到这一点。”
如果碳利用可能有助于绿化水泥，专家表示，煤炭等行业的前景不太乐观。来自煤炭的排放量实在太大了，无法被绿色混凝土等产品吸收。
这暗示了能源世界的一个根本转变。十年前，将碳捕获应用于煤炭厂是该行业的普遍目标。正是这种想法促使 XPrize 将其竞赛地点定在两个发电厂。
但是，十年的廉价天然气和低成本可再生能源从根本上改变了电力业务的前景，尤其是在美国，许多煤炭厂已经进入了生命周期的后期。
埃克斯塔沃说：“电力是一个重要的测试案例，但我认为我们一直都知道这些技术将进入最适合它们的地方。对于水泥和混凝土，也许它们实际上会进入水泥和混凝土的来源。我真的认为这种灵活性实际上是一种优势，而不是认为它必须以这种方式存在。”
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