前言:
面对全球性的能源转型和气候变化挑战,CO₂的排放与有效利用成为关键议题。2020年,中国宣布了“3060”双碳目标,这标志着作为世界最大的发展中国家,中国将以全球最快的速度实现从碳达峰到碳中和,并且达成全球最高碳排放强度的降幅。为实现这一宏伟目标,需要能源系统从依赖化石能源转向以可再生能源为主,以及制造业从依赖不可再生碳资源转向以可再生碳资源为主。
其中,基于CO₂的合成生物技术正成为一项重要的创新减碳解决方案。这项技术不仅可以替代传统化石原料和高污染的化工生产工艺,从而实现节能减排和满足环保要求,还能打破原料及产品的进口依赖,保障供应链安全。近年来,合成生物技术因其巨大的潜力,陆续被美国、英国和中国等多国纳入国家战略,各国纷纷加大在该领域的研发和投资。
在第三届TERA-Award智慧能源创新大赛颁奖典礼上,TERA-Award创新先锋项目、中科翎碳创始人兼首席科学家夏霖分享了《让每一个CO₂分子都物尽其用》,让我们一起来看看中科翎碳的创新之路与创业故事。
中科翎碳创始人兼首席科学家 夏霖
以下为发言内容整理:
大家好,非常高兴可以在TERA-Award的平台上与大家分享中科翎碳在CO₂利用领域的探索与实践。中科翎碳是中国科学院深圳先进技术研究院孵化的企业。自2021年9月成立以来,我们一直致力于探索和推动CO₂利用技术的商业化应用,希望为应对气候变化和实现可持续发展贡献我们的力量。
今年的《政府工作报告》明确提出,要大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力,积极打造生物制造(合成生物)、商业航天、低空经济等新增长引擎。根据《中国合成生物学产业白皮书2024》,全球合成生物产业在过去五年里经历了高速增长,市场规模从2018年的53亿美元增长到2023年的超过170亿美元,平均年增长率达到27%。预计到本世纪末,合成生物技术将广泛应用于全球超过三分之一的制造业,预计创造出高达30万亿美元的经济价值。
或许大家还不太了解,CO₂实际上是一种极具规模化利用潜力的新型可持续碳源。首先,我想分享两个重要的数字。第一个数字是200亿吨。正如主持人提到的,为了实现碳中和这一目标,到2060年,全球每年需要捕获并利用的CO₂大约在200亿吨。第二个数字是15亿吨,这是我们国家在“十四五”期间,为了实现大规模生物经济和生物制造所需的碳源总量。
生物制造所需的碳源来源广泛,包括粮食、生物质以及工业尾气中的CO₂。后者也是中科翎碳所致力的方向,我们通过电化学催化和合成生物学技术,将全球气候变暖的元凶—CO₂,转化为生物制造和生物发酵所需的碳源。这不仅能显著减少工业领域的直接碳排放,还能为各行业提供绿色的生物制造原料,链接从范围一到范围三减碳的需求,实现了环境保护与经济发展的双赢。
中科翎碳的解决方案
我们的创新灵感源于自然界。地球作为一个强大的系统,原本有一个非常稳定的碳循环。然而,由于工业的高速发展,我们排放的CO₂远远超过地球的吸收能力,从而导致了气候变暖。地球的碳循环主要依赖于光合作用,植物通过光合作用将空气中或海洋中的CO₂转化为有机物质,而我们的生物制造过程则模仿这一自然过程,通过生物发酵将CO₂转化为绿色化工和农业产品。然而,传统的生物制造主要利用这些粮食基的碳源进行生物发酵。这一过程效率低下,周期长,并且在播种、耕种、使用农药和化肥等环节会产生大量的碳排放,每吨粮食基碳源的生产会排放大约1.1-1.6吨的CO₂。
中科翎碳自研的电化学催化装置
为此,我们创建了一种更高效的固碳方式,我们将CO₂还原的电解槽与生物发酵系统耦合形成一个千吨级的模块,以工业的CO₂排放为原料,再利用可再生能源驱动的电催化技术,将CO₂转化为乙醇和乙酸的混合物,这种过程类似于PEM电解水制氢。随后,我们将这些混合物作为生物制造中微生物的碳源,并通过筛选、驯化不同的菌种进行工业化培养与发酵生产,生产出农业微生物产品、低碳新型材料或绿色化工产品。与传统农业生产相比,我们这种新型碳循环可以实现实时固碳,大幅缩短生产周期,每2-3天即可完成一个碳循环。同时,我们的生产工艺碳足迹已经过国际权威碳认证机构SGS的认证。我们每生产一吨新型碳源,仅排放约0.3吨CO₂,远低于传统粮食生产的碳排放,实现了更高的可持续性。
获得SGS的低碳足迹认证
目前,我们的解决方案已在多个示范项目中得到验证。在能源领域,我们与招商局集团合作在武汉建立了首个CO₂合成多种类微生物产品和绿色化工产品的工艺示范基地,并服务于中韩石化和武钢,助力其减少碳排放。此外,我们筹划在甘肃与新能源及煤化工企业合作,利用区域内产能过剩的光伏与风电资源,将CO₂转化为微生物产品,从而实现变相的储能。与此同时,我们还是全球知名的食品和饮料公司百事集团在农业领域的减碳合作伙伴。通过我们的技术,将CO₂转化为农业微生物,应用于百事公司的土豆田,实现CO₂还田,并实现减碳增效。
中科翎碳的使命是让每一个CO₂分子都物尽其用,我们诚挚邀请更多伙伴加入这一赛道,共同推动“3060”双碳目标的稳步实现。
第三届TERA-Award大赛创新先锋
深圳中科翎碳生物科技有限公司
香港中华煤气常务董事黄维义为中科翎碳颁奖
深圳中科翎碳生物科技有限公司成立于2021年,是中国科学院深圳先进技术研究院孵化的绿色生物制造企业。采用独创的电催化+生物催化集成技术,将二氧化碳转化为被微生物高效利用的混合碳源,再通过后端生物发酵工艺,生产出低碳足迹、高附加值的微生物产品。
中科翎碳已为多家央企、国企和跨国企业成功提供多款低碳解决方案。于2023年获批成为国家高新技术企业,并作为大中华区绿色清洁技术企业代表,获得2023年度亚太地区清洁技术25强等荣誉。
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TERA-Award智慧能源创新大赛
大赛由香港中华煤气主席李家杰博士发起,以“为绿色经济发展赋能”为使命,目标是寻找面向未来的智慧能源领域优秀的创新技术和解决方案。
大赛致力于打造应用场景、奖金、投资于一体的全球化创业服务平台,帮助创业项目落地,推动智慧能源创新技术快速走向实践。
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