SkyNano 啟動將二氧化碳轉化為固體碳：第 2 部分

到 2050 年仍將產生大量溫室氣體 (GHG) 排放——一些估計為 10-15 億噸/年。 如果世界要到 2050 年實現淨零排放，就必須以某種方式處理這種“剩餘”溫室氣體。碳捕獲和地下儲存 (CCUS) 是一種研究最多的方法，因為它已由石油和天然氣實施幾十年的公司，雖然有 嚴重的局限性。

但是街區裡有一個新孩子。 一個 名為 SkyNano 的公司，始於 2017 年，採用電化學工藝 將二氧化碳轉化為固體碳納米管 而不是傳統納米管生產中使用的熱化學過程。 與一氧化碳、多環芳烴 (PAH) 和揮發性有機化合物 (VO) 相比，唯一的副產物是氧氣VO
Cs）來自其他方法。

碳納米管是碳的中空管，尺寸以納米為單位。 這些固體碳很堅韌，可用於車輛的裝甲。 它們可以承載電流，並用於傳輸電纜。 它們很靈活，用於機織織物。

由於該過程還可用於轉化水泥和煉鋼廠排放的二氧化碳流，因此它在消除難以減少的排放方面具有很大的前景。

SkyNano 的首席執行官是 Anna Douglas，她於 2017 年在范德比爾特攻讀博士學位期間與 SkyNano 的首席技術官 Cary Pint 教授共同創立了該公司。 Anna 於 2014 年畢業於李大學，獲得數學和化學學位，並於 2019 年獲得范德比爾特大學跨學科材料科學博士學位。 她與 SkyNano 技術相關的工作在許多同行評審的科學出版物中得到了強調，包括 2019 年福布斯 30 歲以下 30 人獎、2020 年 R&D100 獎、2021 年 TechConnect 創新獎和 2022 年田納西州州長環境管理獎。

下面是對 Anna 的採訪的第 1 部分，該採訪的重點是初創公司的新技術和資金，包括與碳捕獲、地下注入和儲存 (CCUS) 的比較。

第 2 部分將緊隨其後，面向市場和氣候解決方案。

1. SkyNano公司成立的背景故事是什麼？

當我還是一名本科生時，我在俄亥俄州克利夫蘭的美國宇航局格倫研究中心進行了暑期實習，並完全愛上了納米技術和材料科學。 我去范德比爾特大學攻讀材料科學博士學位，並開始將用於儲能的納米材料作為研究課題，因為我強烈認為儲能是（現在也是）可持續能源基礎設施最重要的瓶頸。 在我研究電池時，我意識到我們合成和開採構成電池的許多材料的方式確實不太可持續，甚至會破壞電池作為“清潔”技術的使用。

我和我的博士導師開始尋找其他方法來製造碳結構，這些碳結構在電池化學中有無數的用途，並發現了自 1900 年代初以來一直在研究的一種電化學過程，可以將二氧化碳轉化為固體碳，但沒有高選擇性對於特定的碳結構。 我們認為，如果我們從納米材料合成的背景來探討這個主題，我們可能能夠提高將技術推向市場所需的選擇性。 不久之後，我們從能源部的創新十字路口項目中獲得了第一筆資金，這是一個嵌入實驗室的創業項目，剩下的就是歷史了。

2. SkyNano 的基礎底層技術是什麼？

SkyNano 的基礎技術基於自 1900 年代初以來在全球學術實驗室中研究的化學過程。 本質上，它是基於二氧化碳通過氧化物分子化學吸收形成碳酸鹽，然後將該碳酸鹽分子電化學分解回其原始氧化物。 這裡的淨反應只是 CO2 à C（固體）+ O2（氣體）。 這個過程的意義是深遠的，因為它是一個從氣態二氧化碳產生固體碳的簡單 2 電子過程。

二氧化碳非常穩定，這也是它在我們的大氣中成為問題的部分原因，但是當我們將其恢復為固態碳形式時，它也非常穩定，可以永久儲存碳。 這是一個重要的區別，因為許多二氧化碳轉化技術生產的最終產品會在其生命週期中重新排放二氧化碳。 這些充其量是碳中和的，但不提供長期永久儲存。 像我們的工藝這樣的固體產品是兩全其美的：碳轉化（利用二氧化碳製造經濟的產品）和封存（長期儲存）。

3. SkyNano 公司是如何獲得資金的？ 誰是參與的利益相關者？ 你的融資目標是什麼？

截至 2022 年 8.5 月，SkyNano 已從各種聯邦、州和商業來源籌集了約 XNUMX 萬美元（百萬）的非稀釋資金。 我們的主要聯邦支持者是美國能源部、國家科學基金會和美國國防部。 SkyNano 的技術幾乎觸及每個聯邦機構的戰略目標，無論是通過我們的脫碳工作，還是通過我們生產的特定材料，這些材料已被確定為國家安全的關鍵材料。 為此，我們擁有一系列參與的利益相關者，包括排放源、關注脫碳的政策制定者、碳去除信用的客戶以及我們生產的材料的客戶。

自成立以來，我們一直專注於使用我們用二氧化碳生產的材料的客戶。 固體碳添加劑材料具有多種結構，我們能夠滿足當今許多現有的市場需求，同時通過價格較低的先進碳材料創造新市場。 我們的資金目標仍然集中在滿足客戶需求上，因此集中在來自研發撥款和客戶付費試點的基於項目的資金上。

4. 您可以通過直接從空氣中捕獲來獲取二氧化碳。 這不是很有效，對吧。 您是否還可以從水泥和鋼鐵廠以及其他難以減排的部門產生的濃縮二氧化碳流中獲得它？

這是正確的。 將二氧化碳從大氣中抽出並不是很有效。 我們的技術當然 能夠 作為一個直接的空氣捕獲過程運行，但當我們使用至少 1% CO2 的輸入流時，它的效率要高得多。 這些是在水泥和鋼鐵、化學品和能源生產等行業中發現的廢物流。 我們目前正在與我國最大的公用事業田納西河谷管理局合作，以證明聯合循環天然氣發電廠的煙氣可用於生產固體碳產品。

碳排放鏈中存在一系列利益相關者。 一方面，有一些技術非常適合直接捕獲空氣以產生濃縮的 CO2 流。 另一方面，有許多技術能夠處理高純度二氧化碳（>2%）。 可以在沒有預濃縮的情況下處理 90-1% 二氧化碳的技術要少得多，而這正是我們今天絕大多數二氧化碳排放的來源。 SkyNano 的技術非常有效，可以直接耦合到點源排放，並為我們今天的生活質量所依賴的一些難以減排的部門脫碳。

5. 與碳捕獲和地下注入和儲存二氧化碳 (CCUS) 相比，您的工藝有多昂貴，除非在另一端生產石油，否則可能需要徵收碳稅。

挑戰 CCUS 的經濟學主要是，除了可能的碳稅之外，沒有經濟上的好處，因此整體做法對公司來說是淨虧損。 由於 CCUS 技術的成熟度和他們快速脫碳的願望，大公司目前仍在考慮 CCUS，但在任何情況下，這都是總體淨損失，即使有基於稅收的激勵措施。

SkyNano 的工藝在經濟上是可行的，基於我們的二氧化碳、固體碳輸出產品的價值，稅收優惠只是一種獎勵。 事實上，在目前的 2Q 稅收結構下，稅收優惠的潛在收入與我們的碳產品收入相比是微不足道的。

在成本方面，CCUS 的一些挑戰是許可、監管障礙和其他成本，這些成本在評估技術的優點時並不總是顯而易見的。 對於 SkyNano，我們的成本主要來自驅動我們的流程所需的電能，隨著更多可再生能源進入我們的電網，我們預計隨著時間的推移，預計能源價格會下降，從而受益。

有關更多問答，請參閱 SkyNano 初創公司將二氧化碳轉化為固體碳：第 2 部分——市場和氣候解決方案。