你在蚂蚁森林收集了多少戒指债券？
每天坐地铁，点环保外卖菜单，骑自行车共享，收集能量，每三到五个月就可以在阿拉善种一棵小树。你的每棵树都是一个小碳汇，有助于减缓地球的温度上升。
碳汇是指能够吸收二氧化碳的森林、陆地或海洋。它们可以通过自然能量分解二氧化碳，也可以通过光合作用吸收二氧化碳。因此，植树造林是缓解气候变化的重要措施之一，但仅靠植树造林不足以实现40年碳中和的目标。
我们来做一个问题:我们需要多少棵树来中和中国去年的碳排放？树木一年大约可以吸收30公斤二氧化碳，2020年中国的碳排放量将近99亿吨，需要3300亿棵树才能抵消中国去年的碳排放量。
从上线到2019年4月，蚂蚁森林种植了1亿棵树，覆盖面积933平方公里。如果仅通过植树造林来实现中国的碳中和，我们需要308万平方公里的森林，超过陆地面积的三分之一。
树木的吸收效率是不是太低了？不，不是大自然不努力。我们只能说，中国作为世界第二大经济体，正在蓬勃发展，背后的确是世界上最大的碳排放。但你有没有想过，如果我们能加快树叶的光合作用和碳汇对二氧化碳的吸收转化效率，这个问题会有其他的解决方法吗？
自从国家宣布“双碳”目标后，碳中和从学术圈迅速流行起来，成为公众争论的高频词汇，经久不衰。解决碳中和问题无疑有两种方式——源头减碳和末端治理。
大多数二氧化碳来自化石燃料的燃烧。源碳减排就是通过减少化石燃料的燃烧来减少二氧化碳的排放。国家大力补贴风电和光伏发电，积极推动电动汽车的普及，即通过使用更清洁的能源代替化石燃料，从源头上减少二氧化碳的产生。
但是，人类的劳动生产不可能完全做到“零碳化”，更何况可再生能源生产的间歇性和不稳定性，仍然需要一定的传统能源方式来补充。更重要的是，人类活动必然会产生二氧化碳，“堵不如排”。相对于花大力气处理碳排放的每一个细节，末端治理才是更好中和碳排放的唯一法宝。
二氧化碳CCUS末端治理方案，碳捕集、利用和封存(CCUS)，关键技术是利用和封存。
新型光合能源C2MET II工业反应器原型
说到碳的利用，其实二氧化碳本身就是很多产品的重要原料，比如你冰箱里的快乐水，口袋里的pop rocks，写字楼里的灭火器，舞台上的干冰等等。但是这种消耗远远超过了碳中和所需的9根牛一头发。
与碳利用相比，目前更可行的是碳汇，一些碳汇技术已经到了商业化应用的阶段。
但碳封存存在较高的泄漏风险，且由于封存需要大量的储存空间，储存成本可能会因空间的资源稀缺而上升，从而抵消技术成本的下降。从长远来看，碳利用是一种更可持续的控制二氧化碳的方式。这就好比垃圾分类回收再利用比单纯填埋要好。
让“碳”回归生产生活的循环，才是最有效的治疗。而自然界本身就有这样一个碳循环的演示——光合作用。在上一篇文章中，我们做了一个人工加速光合作用的假设。其实这个假设已经被现有技术实现了。
光合作用的原理是叶绿素在太阳光的作用下，将空气体中的二氧化碳和水转化为充满能量的有机物。光催化是模拟光合作用的一种尝试，其中等离子体效应的应用是光催化领域探索清洁能源的一种新的可能。
等离子体人工光合作用是通过纳米催化剂人工完成光合作用的技术。在这个过程中，纳米催化剂充当叶绿素，利用太阳光作为能量激活二氧化碳和水的化学键，使碳、氢元素重组为烷烃分子，成为碳氢燃料。用清洁的碳氢燃料替代传统化石能源，既可以回收二氧化碳，又可以减少传统化石能源的使用，一举两得。
你可能会问，合成碳氢化合物燃烧后也会释放二氧化碳。它们怎么可能是清洁能源？人造碳氢燃料生产过程中空气体消耗的二氧化碳等于其自身燃料产生的碳排放量。因此，它的生产和使用过程完成了一个短暂的闭环。
在这个闭环中，碳氢燃料燃烧释放的二氧化碳和生产过程中使用的二氧化碳相互抵消，整个循环本身就可以实现碳中和。这和生物质能属于清洁能源是一个道理——生物在形成过程中吸收的二氧化碳量等于生物质发电产生的二氧化碳量。
等离子体激元的概念最早由美国科学家在1951年提出，并在物理上定义为等离子体振荡的量子，就像光学振荡由光子组成，等离子体振荡由等离子体激元组成一样。
这种振荡的微观结果是纳米聚焦效应。总的来说，就像透镜一样，可以在纳米尺度上聚焦光线，从而可以刻在人造材料上，增强光合作用。随着气候变化成为亟待解决的全球性生态危机，等离子体技术在能源和气候控制中的应用成为最前沿和最热门的方向。
自2011年以来，等离子体在碳利用领域的探索发展迅速——从理论探索到实验室研发，再到工业示范。
美国能源部支持的科技公司Syzygy Plasmonics，专门研究等离子体低成本制备氢气的产业化路径。今年4月，它完成了B轮融资，获得了Horizons Ventures和Equinor等全球投资者2300万美元的支持，并准备将其等离子体技术量产。
和中国一样，日本也正式宣布了2020年碳中和的目标，随后发布了绿色增长战略，其中提到通过人工光合作用回收二氧化碳生产乙烯的工业化替代了现有的30%产量，并保持价格不变。
美国Syzygy公司公布的等离子体光学反应器概念图
与其他国家相比，中国实现碳中和的难度要大得多。在所有宣布碳中和目标的大国中，中国是唯一一个碳排放没有达到峰值的国家。这意味着，一旦2030年碳排放达到峰值，平台期内将不会有任何调整，未来30年中国需要将全球碳排放减少30%以上。在所有碳中和路径的研究中，中国的排放曲线在2030年至2060年处于断崖式下降。
这种急剧下降的阶段，除了依赖高比例的可再生能源，也离不开等离子体等CCUS技术的强力加持。在生态环境部环境规划院近日发布的《中国二氧化碳捕获、利用和封存年度报告(CCUS) (2021)》中，CCUS技术的定位是:实现化石能源低碳利用的唯一技术选择。
中国比任何国家都更需要自主可控、高效、经济的CCUS技术。清华大学气候变化与可持续发展研究院在《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》研究报告中得出结论，在最低碳情景下，到2050年中国碳排放量仍为14.7亿吨。什么概念？到那个时候，中国仍然是一个完整的俄罗斯的碳排放不足中和。
幸运的是，中国发展CCUS技术并不落后于国际先进水平。2016年，多名纳米科学和激光应用科学家带着等离子体激元技术回国，在北京成立了光合新能源科技有限公司。光合作用新能源是国内唯一持有等离子体清洁燃料核心专利的公司。他们正在将这项关键技术带出实验室，走向产业化。
除了掌握核心技术，光合作用新能源公司还选择了一种创新的商业模式——轻资产运营，把建设和运营交给客户或第三方，自己只卖关键技术。相当于客户只需要购买技术就可以拥有一个零排放、稳定、可持续的专属人造“油田”。
与过去的传统能源集团不同，轻资产运营模式放弃了对完整产业链的控制，转而专注于附加值最高的竞争优势，在未来能源系统向智能化、去中心化转变的过程中，可以大大提高管理和运营效率，缩短盈利周期。
这项技术的潜在客户是中国GDP的支柱，包括以煤炭或天然气为能源的电厂或火电厂，高耗能的制造业(钢铁、水泥、化工、有色金属)，交通运输业(公路运输与导航空)等。
巧合的是，这些行业都在碳交易市场首批覆盖的八个行业之列。全国碳市场于今年7月启动，将碳中和的压力从国家层面转移到企业。
未来，在“双碳”目标的指引下，碳价格的约束力将变得更强，这必将成为企业主动减碳的强大动力。这个时候，高排放企业会选择性价比更高的技术。新的光合能源不仅可以提供一种中和碳排放的方式，还可以为企业自身提供能源。
2020年11月，首座光合新能源产业化示范工厂在黑龙江大唐集团七台河电厂建成，这里拥有世界上第一个清洁的人造“油田”。
二氧化碳人工合成的清洁燃料
中试第一阶段全年可吸收二氧化碳24吨，生产清洁燃料6吨。目前，中国年发电量的68%由化石燃料提供。一旦新型光合能源核心技术实现低成本量产，仅电力行业就有巨大的市场需求。
《三体》指的是关于现代技术发展的“技术爆炸”概念，指的是为了生存，文明会在短时间内完成跨越式发展，即使弱小的文明也可以通过技术爆炸超越强大的文明。
面对异常的暴雨、持续的山火、崩塌的冰川、极端的高温，日益加剧的全球变暖难道不是威胁人类社会生存的危机吗？
危机是危险的，也可能为技术爆炸打开机会之门。每一次工业革命的本质都是能源革命。第一次工业革命是以煤为动力的蒸汽时代；在第二次工业革命中，电力作为二次能源横空出世空，引领世界进入电动时代，内燃机也让石油在几十年内迅速超越煤炭成为世界顶级能源。在第三次工业革命中，我们见证了核能、移动能源、信息技术对世界的改变和推动。
在信息技术的催化下，第四次工业革命已经提前开始萌芽。这意味着能源领域也将迎来新一轮能源革命。此外，这一轮创新将是以碳中和为导向的能源清洁。
谁率先掌握了解锁碳中和的技术钥匙，谁就有可能引领第四次能源革命。碳中和的目标开启了能源技术革命的新轨道，一些政府已经设定了技术爆炸的倒计时。
呼吁碳中和的技术爆炸将是技术的范式转变，即在某一领域出现新的科学发现和技术成果，打破原有的假设或规律，从而使相关学科发生巨大变革，进而带动产业变革。
等离子体是一种技术范式的转变。除了能源，它还被科学家用于尖端领域，如DNA识别、癌症筛查、信息存储和传输、军事装备等。
七台河等离子体碳吸收中试装置内景——堆芯反应器橇装组
对于中国乃至全世界来说，这是一条坡长雪厚的黄金赛道。国际能源署在今年5月发布的《2050年净零排放》报告中预计，在净零排放的路径下，全球每年对能源的投资将高达2.3万亿美元，到2030年将升至5万亿美元。
而且越接近碳中和期，这个值会越高。中国在全球碳排放中的巨大份额也意味着中国将成为全球投资者相当大的目标市场。
碳中和轨道符合中国在国际政治、经济和生态文明建设中的中长期发展目标，因此具有很高的确定性。
近期，全球急需从疫情后的历史性经济危机中复苏，包括中国在内的各国都在探索绿色高效的刺激方案。国家在“十四五”规划中也确定了一个重点——开始建设以可再生能源为主体的现代能源体系。
从长远来看，中国要想在下一次工业革命中占得先机，就必须在新一轮能源革命中积极掌握低碳、负碳生产的颠覆性技术。
碳中和涉及能源领域上中下游十多个子行业，等离子体激元等具有独特优势的技术可以在清洁能源、碳利用、储能等多个子行业上同步运行。
碳中和点燃了一场新的能源革命，中国、美国、日本都在新的轨道上起步。谁能引领技术爆炸，让我们拭目以待。
