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专访霖和气候丨捕集空气中的CO₂,首创碳肥机系统,助力“双碳”目标达成

35斗 | 未来农业服务平台 2022/09/27 09:18

碳是植物生长必需的17种营养元素之一,却往往被人们所忽视。因为这种营养元素在植物种植过程中不额外施用相关外源添加物,也不会影响其正常生长。不过随着科学研究的不断深入和农业生产中的反复实践,发现增施碳肥可以对植物生长起到促进作用。而在种植过程中施用有机肥料,能够明显改善果实品质和作物产量,这里面的有机肥料其实就是一种有机碳肥。

根据《化肥工业》的报道称,在植物生长过程中,每天将 CO₂ 浓度保持在1000ppm持续两小时,可以将作物产量提高三分之一。为了顺应时代发展的潮流和趋势,“富碳农业”的概念便孕育而生。所谓“富碳农业”就是将“双碳”和农业有机结合的相关产物。 通过将碳捕集、封存和再利用(CCUS)的方式,捕获空气中的 CO₂ ,利用捕获的 CO₂ 促进植物产量增加和品质提升。

国内外对于CCUS项目研究,都投入许多精力,这些项目成果或多或少在中国农业上存在水土不服的现象。而国内有一家企业,针对我国农业现状,研发出一套与国内农业相匹配的产品,打造拥有企业特色的“富碳农业”。

它就是今天专访的主人公——霖和气候科技(北京)有限公司

霖和气候科技(北京)有限公司(以下简称“霖和气候”)是一家以分布式 CO₂ 捕集和利用为核心解决方案、驱动碳中和天平右端新产业赛道的科创型企业,致力于打通从碳中和整体方案设计、到 CO₂ 分布式捕集以及多场景利用、碳汇成果交易等全产业链条,成为全球领先碳中和硬科技综合方案提供商。

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公司Logo(图1)

来源:公司提供

近期35斗采访了霖和气候创始人陈曦教授和CEO林莲女士,他们为我们系统梳理霖和气候的创业缘起、业务领域与发展规划,细致讲述 霖和气候碳中和天平右端减碳理念和“富碳农业”未来发展趋势。

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霖和气候的创始人陈曦教授(上)和CEO林莲女士(下)(图2)

来源:公司提供

归国赤子,打造低成本、高效率

“双碳”问题解决方案

霖和气候成立于2021年,公司总部位于北京,科技研发中心位于西安。霖和气候目前有员工50位,其中科研人员有30余位,科研人员三分之二以上都取得硕士学位,研究应用涉及新材料、新能源、环保和化工等多个交叉领域。 其中首席科学家是创始人陈曦教授,曾任哥伦比亚大学地球工程中心主任、地球与环境工程系终身教授,目前亦是财新ESG30人成员及碳中和首席科学家。

斯蒂芬·茨威格在《人类群星闪耀时》中提及,影响后世极大的事情往往是一个瞬间的决定。有关霖和气候的建立,创始人陈曦教授总结道,那是一场大雪造就的故事。2013年, 洪泰基金董事长盛希泰先生 通过他人取得陈曦教授的联系方式,在满怀热情的反复拨打电话无果,正要放弃时,因为大雪导致被迫在底特律机场过夜的陈曦教授,坐在候机大厅接了这通远渡重洋的祖国之声。 志同道合的两人由此开启了近十年亲密无间的合作序幕,并在数年后联合创办了霖和气候。

陈曦教授是材料学出身,在纳米材料、能源材料、生物材料等火热方向上,均有涉猎;开展颠覆性研究,创造了几个细分领域的新学科,并凭借此项成就数次获得行业大奖。

2011年,陈曦教授在国际上首次提出分布式碳中和原型— 直接空气捕集 (DAC-Direct Air Capture)。十多年来,他的团队发展并完善两大技术群: 分布式按需碳捕集、多浓度综合碳利用 ,两大系列技术群均为世界首创。由此便诞生了现在霖和气候的产品——全自动空气直捕 CO₂ 碳肥机系统。

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自动空气直捕 CO₂ 碳肥机系统(图3)

来源:公司提供

根据官方资料,全自动空气直捕 CO₂ 碳肥机系统使用自主研发全球领先的干湿法空气直捕技术, 采用全球独创的变湿度碳捕集材料,只需变化湿度即可实现吸附及脱附 CO₂ (干燥时在空气中直接捕集 CO₂ ,湿润时脱附 CO₂ )。

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碳捕集材料(图4)

来源:公司提供

全球同赛道上其他企业均采用传统依赖变温或变压再生的工业烟气捕集技术。例如,Climeworks和Global Thermostat所采用捕集材料为胺类吸附剂,应用相对成熟、吸附效果较好, 但再生成本高 ;Carbon Engineering所采用捕集材料为KOH、Ca(OH)  等碱性吸收剂, CO₂ 分离难度大、能耗高,且碱溶液较强的腐蚀性造成设备折旧成本高。

与传统技术路径的DAC装置不同,霖和气候的DAC装置具有六大优势:

1、 全频段 :既可直接空气捕集,亦适用于不同浓度的集中排放源捕集;

2、 分布式 :在全球任何地点均可开展分布式 CO₂ 空气和烟气捕集并衔接多种后续 CO₂ 利用;

3、 低成本 :全球独创的变湿度碳捕集材料MSCCM,易于量产,捕集工艺简单,综合成本低,特别是捕集输出低浓度 CO₂ 时成本极低;

4、 按需输出 :出口气浓度可调可定制,既可间歇性地捕集和释放 CO₂ ,也可以连续产出 CO₂

5、 能源互补 :可利用光伏余热等进一步提升效率并形成良好互补,并可与多种工业场景和自然资源条件形成互补;

6、 应用广泛 :按需捕集的 CO₂ 可应用于富碳农业、建材养护、固废资源化处理、 CO₂ 封存等不同场景,形成市场化效益。

首创“碳肥机”系统,促进农业产业升级

林莲女士 精通能源物联网、低碳环保及人工智能数字化应用 ,曾任新奥集团副总裁和微软物联网事业群亚太区总监。因为受到微软创始人比尔·盖茨影响,林莲女士从IT行业转向新能源。近两年逐渐转向关注“双碳”问题,有幸遇见陈曦教授,听陈曦教授阐述 CO₂ 捕集和应用技术体系,听完便义无反顾加入霖和气候。

林莲女士拥有丰富的商业履历,早年间的历练,造就出林莲女士热衷于挑战困难的性格。正在经历个人第二次商业转型的林莲女士,对35斗谈起她对于“富碳农业”和“CCUS”的独特认识。

“富碳农业”市场规模极其巨大,只要有设施农业的地方,就是霖和气候潜在市场。目前,国内的设施农业总产值已经超过1万亿。现在人们对于粮食要求不再是吃得饱,更要吃得好。C端客户消费升级,针对农产品污染,农产品品质提出不一样的要求。

农业中的碳肥机,霖和气候是全世界第一款 。在种植过程中使用碳肥机,可以减少农药化肥的使用,促进种植过程降本增效。根据前期示范试验数据,作物产量可以提高20%-50%。对于各种植物病害抵抗能力也大幅度提升,尤其是在西红柿上表现突出,提升了其60%抵抗晚疫病的能力。对于农产品品质也有明显提升,诸如糖度、耐储藏性等。

结合物联网大数据及数据智能系统,霖和空气直捕碳肥机将为客户提供农产品碳足迹、碳汇及绿色金融服务。 农业是一个巨大的碳汇系统,中国农业生产碳排放量占比为16%-17%, 2021年7月中国首张农产品碳标签已经面世。利用霖和气候碳肥机系统增施 CO₂ 碳肥的农产品将会自动贴上碳足迹标签,同时未来还可以申请CCER认证获得碳汇收入,可大大提升产品在市场上的绿色低碳竞争力,获得更高的绿色溢价和低碳溢价。

空气直捕DAC是碳天平右端皇冠上的明珠,因为空气中 CO₂ 的浓度仅为0.04%。 CO₂ 捕集可分为空气直接捕集DAC和烟气捕集即点源捕集PSC。工业烟气的 CO₂ 浓度从10% 到90%不等,比如火电厂的烟气 CO₂ 浓度一般是11%左右,而煤化工的烟气浓度可以高达90%,分别是空气中 CO₂ 浓度的250倍和2500倍! 因此,空气直捕的技术最难,效率最低,成本最高。 但DAC技术决定了全球未来的碳价,现在大家都在预测碳价的走势,不管是200美元还是500美元,最终的天花板就是空气直捕的成本。如果空气直捕的吨成本是200美元,则碳价不可能超过这个数字,因为我们可以自己捕集来抵消碳排放了。而目前,中国的碳交易价格约50元人民币,欧盟约90欧元,这里面相差近15倍。但是地球空气是流通的,全球碳价一定会趋于统一,靠什么,靠的就是碳关税来调节。2022年6月22日,欧洲议会通过碳边境调节机制修正案,要求欧盟进口商从碳排放限制相对宽松的国家和地区进口钢铁、水泥、铝、化肥、电力等产品时应购买相应碳排放额度(未足额缴纳碳关税的罚金为100欧元/t CO₂ )。 因此,谁拥有DAC捕集的最佳技术,谁就有全球碳汇的定价权。

传统CCUS的项目由于受到投资成本和 CO₂ 利用场景的限制,建设一个年10万吨级的 CO₂ 捕集设施投资就需要1亿多元(另有年运行费数千万元)。而低成本、可以分布式采集 CO₂ 的DAC装置(国外也称为人工森林),是唯一能够减少空气中 CO₂ 浓度的工程化技术,是人类最后兜底的负碳技术。根据国际能源署IEA的报告,全球碳中和的那一天,至少每年需要从空气中直接捕集10亿吨的 CO₂ ,这正是霖和气候努力的方向。

通过核算,现在霖和气候每个单位DAC装置的年碳汇能力4.38吨。折算成面积,每年每亩的碳汇能力可以达到17-18吨。如果推广到100万亩,则每年可从空气中汇碳数千万吨。

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碳肥机产品(图5)

来源:公司提供

目前,霖和气候在西安的研发基地拥有两套独立运行的DAC系统 ,这是亚洲首座空气直捕DAC装置。其一是“单塔装置”,即间歇式干湿法DAC装置,年捕集 CO₂ 能力为700公斤;二是“三塔装置”,即连续式干湿法DAC装置,年捕集 CO₂ 能力达2000公斤。两套系统均可按需输出1~99%浓度 CO₂ 与空气的混合气体。

现在全球在运营的18座DAC装置,最小的年捕集能力为1吨,另外6座年捕集能力均为3吨,最大的为年捕集能力4000吨。 霖和气候正计划建成全球及亚洲首座年捕集能力超过万吨的DAC示范装置。

短期实现销售盈利,

长期助力多产业减碳减排

据林莲介绍,未来一段时间,霖和气候将以产品示范推广为发展主线,逐步提高市场占有率,获得设施农业从业者的认可。 今年预计会完成超过10亩的示范验证。 明年会在今年的基础上,进行1到N的大规模推广,做好国内的产品布局。 在明年初实现销售收入。

长期而言,国内现在面临产业升级之际,除去产能以外,更重要的是要做好生产工艺的改进,向绿色低碳的生产过程去推进。 霖和气候拥有一套适用全产业链的减碳排放解决方案,不单单发展“富碳农业”,还会注重发展“固废利用”和“赋碳建材”等业务。

目前,霖和气候 刚刚完成Pre-A 轮融资 ,公司将持续引领全球负碳技术,打造全新赛道,希望有志于双碳赛道,可以陪伴企业成长的风险资本、产业资本关注并支持霖和气候的成长!

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