一文看全｜18項極具創富潛力的氣候技術，未來10年可能造就新首富

探索第一因18:13

近年來，由於人類活動導致的全球變暖趨勢已經越來越明顯。隨之而來的極端天氣氣候事件頻發多發，大自然生態環境也出現了史無前例的衰退。應對氣候變化迫在眉睫，氣候技術也相應地成為下一個投資風口，極具創富潛力。

2021年9 月 16 日，世界氣象組織、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）等聯合國機構及合作夥伴聯合發布新報告《2021 團結在科學之中》。報告警告，全球氣溫上升正推動世界各地發生毀滅性的極端天氣，對經濟和社會產生了螺旋式影響。

2020年全球平均溫度已經比工業化前高出約1.2攝氏度。未來5年，溫度暫時突破高出工業化前水平1.5攝氏度閾值的可能性將越來越大。科學家警告，假使升溫超過1.5攝氏度，發生致命熱浪、暴雨洪災、水資源短缺和生態系統崩潰等臨界點災難的風險將大大增加。實際上，2021年全球已經發生了很多突破歷史極值的極端天氣氣候事件。

應對氣候變化迫在眉睫

經過十幾天的艱難談判，11月13日，《聯合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26）與會各方簽署了《格拉斯哥氣候公約》，以應對未來的氣候危機。

這項得到所有與會國家支持的協議鞏固了此前的氣候共識，並讓各方認識到所有國家都需要立即采取更多措施，努力將全球升溫控制在1.5攝氏度，以防止全球災難性氣候事件發生頻率大幅上升。

《公約》還呼籲各國加快向低碳能源體系轉型，加快可再生能源部署，降低能效，同時逐漸減少煤電，並結束“效率低下的化石能源補貼”。這是歷屆氣候大會歷史上首次將煤炭和化石燃料相關內容寫入大會的最終協議文件，意味著發展清潔低碳可再生新能源技術隱藏著巨大的市場需求。

在正式《公約》之外，大會還簽署了一系列行動倡議，包括能源轉型、停止毀林、減少甲烷排放、發展清潔交通等眾多倡議。專家預測，相關的應對氣候變化技術必將得到各國政府政策的大力支持和市場資金的青睞。

比爾蓋茨十分看好氣候技術的未來發展機遇

2021年11月，世界第四大富豪比爾蓋茨在線上SOSV氣候技術峰會接受采訪時稱，氣候技術投資的未來回報將能夠比得上科技巨頭已經創造的。“屆時將有8個特斯拉、10個特斯拉，”蓋茨稱，“目前只有其中一家是眾所周知的。對於成功者來說，投資過特斯拉的任何人都十分聰明。”特斯拉股價在過去1年已經增長了1倍，過去5年則增長了20倍以上。而特斯拉老板馬斯克已經成為世界首富，

蓋茨指出，投資氣候技術的回報將會惠及更多的公司。未來這個領域將會出現微軟、穀歌、亞馬遜式的公司。據華爾街日報報道，不久前的8月，蓋茨就曾承諾向美國政府的一個聯合項目提供15億美元，用於開發減緩導致氣候變化的溫室氣體排放的技術。

實際上，蓋茨不僅僅是口頭上表示支持，而且已經付諸實際行動。他通過參投風險投資基金“突破能源”投資了包括SSOV在內的氣候技術相關領域企業。該基金創立於2016年，用於投資初創及成長期企業，加快可持續能源和其他技術的創新，以減少溫室氣體排放。據悉，亞馬遜創始人傑夫·貝佐斯、彭博創始人邁克爾·彭博和全球最大對沖基金“橋水基金”創始人達利歐均為該基金的投資者。

極具創富潛力和發展前景的20項氣候技術

1. 地球工程與氣候工程

地球工程能引起整個自然景觀的變化，從而影響區域氣候，比如人工湖、三峽大壩工程、人工島等等。氣候工程主要包括兩種類型，消除溫室氣體和管理太陽輻射。

既然全球變暖，那麼能不能想辦法給地球降溫呢？科學家從火山爆發得到了啟示。眾所周知，火山噴發的塵埃和火山灰進入上層大氣後能夠帶來冷卻效果。1991年菲律賓皮納圖博火山噴發，導致地球溫度在4年時間裏比往年低了0.5攝氏度。太陽能地球工程技術意在達到給地球降溫的效果。

目前，部分科學家已經准備開展相關的研究實驗。美國哈佛大學一研究小組准備向大氣平流層發射一枚氣球，釋放2千克物質（可能是碳酸鈣），然後監測這些物質會如何消散、發生反應和分散太陽能。

2. 碳捕獲與封存

人類活動產生的二氧化碳是導致氣候變化的主要溫室氣體之一。

為了避免碳流失到大氣中，碳被收集起來儲存。空氣捕集技術可以從環境中的任何地方去除空氣中的碳，二氧化碳通過吸收和膜氣體分離技術從空氣或煙氣中分離出來。

捕獲的二氧化碳或提取的碳可以以礦物形式儲存，因為它與金屬氧化物會發生放熱反應。或者，可以通過管道輸送到其他地方使用，例如注入老油田開采石油。空氣捕獲與碳存儲相結合可以實現雙重功能。

多家初創公司正在研究直接空氣碳捕獲技術。2022年，加拿大碳工程公司將在美國得克薩斯州啟動建設世界最大的直接空氣碳捕獲工廠，每年可捕獲100萬噸二氧化碳。瑞士氣候工廠公司今年在冰島開設了一家類似工廠，每年以礦物形式深埋4000噸被捕獲的二氧化碳。而美國全球恒溫器公司已經擁有兩家試驗工廠。

3. 分解二氧化碳

除了碳捕獲和封存技術，還可以通過分離直接使用二氧化碳，以及從儲存地點分離二氧化碳。

目前，科學家正在尋找將二氧化碳分解和轉化為燃料的方法。具體而言，他們正在研發新型廉價催化劑材料。同時，將這項技術與可再生能源裝置相結合，能夠減少大氣中的二氧化碳含量，還能將太陽能直接存儲為液體燃料。

4. 人工光合作用

人工光合作用是模擬光合作用的自然過程，將陽光、水和二氧化碳轉化為碳水化合物和氧氣的化學過程。在燃料消耗和二氧化碳含量產生的背景下，既能降低二氧化碳含量又能發電的人工光合作用是該領域研究的重點。人工光合作用成本較低，大大減少對化石燃料的使用和需求。

據媒體報道，中科院已經實現“人工光合作用”，人工把空氣中的二氧化碳變成澱粉。而且人工步驟比植物合成過程約少50步，速度也從幾個月快進到了幾個小時，能量轉化效率更是玉米的3.5倍。

5. 無車城市

無車城市主要依靠公共交通、步行或騎自行車在市區內運輸。無車城市極大地減少了對石油的依賴、空氣汙染、溫室氣體排放、汽車撞車、噪音汙染和交通擁堵。

目前，國內外越來越多的城市開始淘汰汽車。至少有7個汽車依賴度高的大城市開始實行無車化，例如成都、哥本哈根、漢堡、赫爾辛基、馬德裏、米蘭和巴黎開始在某些街區淘汰汽車。許多國家和城市甚至制定了新的法律來加速這一趨勢。

6. 甲烷回收利用和減排技術

甲烷是主要溫室氣體之一，對全球升溫的貢獻僅次於二氧化碳。甲烷廣泛分布於自然界中，動物和生物活動也可以產生甲烷，但人為活動是甲烷的最主要來源，煤炭開采、天然氣開采、垃圾填埋、飼養牲畜、稻田釋放、生物質燃燒等都產生大量甲烷。

2021年11月，甲烷成為COP26的重要關鍵詞之一。會議期間，約105個國家加入“全球甲烷承諾”，旨在到2030年使甲烷排放水平比2020年時低30%，幫助減緩氣候變化。

“十四五”期間，我國將開展甲烷排放控制研究，對甲烷排放控制現狀進行充分調研，在煤炭開采、農業、城市固體廢棄物、汙水處理、石油天然氣等領域，研究制定有效的甲烷減排措施，促進甲烷回收利用和減排技術的發展。

7. 收集甲烷水合物

甲烷水合物是水分子與甲烷在低溫高壓時形成類似冰狀的物質，只在地下沉積物中自然存在。對於依賴進口天然氣、煤炭和石油來滿足大部分能源需求的國家而言，甲烷水合物礦床是未來有前途的能源來源。

不過大多數天然氣水合物沉積物都位於海面以下，只能通過鑽井平台和深海鑽井船才能到達。由於甲烷是不穩定的且易燃，甲烷泄漏到空氣中，會造成更多的溫室效應，所以開采風險較大，目前還不具備可用的技術來大規模收集這種能源。

8. 氫燃料

氫的重力能量密度大約是化石燃料的三倍，非常適合於內燃機。氫氣在大氣中以放熱的方式燃燒，釋放出水、過氧化氫和少量氮氧化物。氫氣既是零排放燃料，又可以大規模地有效儲存。

在氫燃料電池中，氫氣與氧氣發生反應產生電子流，這些電子流可以作為電流收集到外部電路中。因此，氫燃料電池是碳基燃料的替代能源，對環境沒有影響。

目前，有國際研究小組利用摻入二氧化鈦光催化劑的光敏蛋白質從水中制取氫氣。當光催化劑溶解在水中並在陽光下與鉑混合時，氫就會釋放出來。研究小組發現用微波爐激活大量的碳氫化合物時，它們會迅速釋放出大量的氫。

伯克利實驗室的研究人員用石墨烯片嵌入了鎂納米晶體。鎂納米晶體不受氧氣、濕氣和汙染物的影響，同時讓氫分子通過。這些石墨烯包裹的鎂晶體充當氫的“海綿”，為吸收和儲存氫氣提供了安全的方式。

9. 風帆集裝箱輪

輪船的溫室氣體排放量占全球總排放量的3%，燃燒海輪用燃油還會導致酸雨。但是，這在風帆時代都不是問題——所以，風帆又回來了，只不過是以高科技的面貌。

法國米其林公司將在2022年為一艘貨輪安裝充氣風帆，有望使燃料消耗量減少20%。據國際帆船協會預測，到2022年底，裝備某種形式風帆的大型貨輪將達到40艘。歐盟如果按計劃在2022年把海運業務納入碳排放交易計劃，就將進一步推動這些非同尋常的技術。

10. 備災技術

隨著自然災害的數量不斷增加，許多沿海城市的水災風險也顯著上升，因此自然災難帶來的環境危機值得關注，預測災難技術也是研究的方向。

諸如地震、海嘯、火山爆發、泥石流等自然災害的預防是非常重要的。此外，應急系統、救援機器人、救援系統和公民信息系統需要不斷完善。一方面是情景預防，另一方面是技術的突破。

11. 生物發光

全球能源消耗是導致全球變暖的重要原因之一。開發新的光源，可以減少能源消耗，從而減緩全球變暖。

生物發光是指生物體發光或生物體提取物在實驗室中發光的現象。生物發光需要一種叫做熒光素和氧的分子，它們相互反應時會產生光。生物發光在一些昆蟲、真菌、細菌和海洋動物中被發現。

研究人員目前正在嘗試將生物發光技術應用於生物學、醫學和光生產中，他們正試圖將生物發光轉移到細菌、植物或哺乳動物等不同生物上，以更好地了解不同生理過程，並開發新的成像和研究技術。

12. 能量收集

能量收集是一種利用能量收集器從其周圍環境中獲取能量的技術。盡管收集能量不大，因為這種小能源所產生的電力比大型設備要少得多，例如太陽能電池板應用於大型熱源的熱電裝置，但捕捉到的能量足以滿足大多數無線、遙感、人體植入、射頻識別、可穿戴設備的應用。

捕捉環境能源的技術包括：設計用於從振動和變形中提取能量的機械裝置；從溫度變化中提取能量的熱裝置；從光、無線電波和其他形式的輻射中獲取能量的輻射能裝置；以及利用生化反應的電化學裝置。高效的能量收集技術可保證各種系統最少的維護，並為周圍環境可用的物質提供動力。

13. 海洋和潮汐能技術

海洋為人類提供了大量的可再生能源。在不同的前瞻性調查中，海洋能源可以大規模收集能源，值得我們關注。歐盟采取了一系列政策舉措，以確保海洋能源技術在短期內具有成本競爭力。為了收集大量的能量，開采波浪能似乎是最有效的方法。從長遠來看，新的發電機技術所收集的能源量也會增加。

14. 微生物燃料電池

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。微生物燃料電池就像任何標准燃料電池一樣，由一個質子交換膜隔開的陽極室和陰極室組成。細菌生長繁殖形成密集的細胞聚集體（生物膜），粘附在微生物燃料電池的陽極上。細菌作為活性生物催化劑替代了昂貴的過渡金屬催化劑，通過氧化有機底物產生二氧化碳、質子和電子。質子通過微生物燃料電池傳導到陰極室，電子通過外部電路從陽極流向陰極，從而產生電能。

細菌在空氣、土壤、植物、藻類、動物和灰塵中無處不在，也存在於城市、制造業和農業廢棄物中。廢棄物可以通過微生物燃料電池轉化為清潔能源。由於微生物燃料電池的效率低、成本高，微生物燃料電池技術仍處於發展階段。微生物燃料電池的最大優勢是它可以通過處理廢棄物和清潔能源減少對環境的汙染。該技術仍然面臨障礙，大規模的研究工作是必然的。

15. 智能窗

智能窗可利用太陽能能源轉化為電能，並在玻璃板之間調節進入室內的能量從而使室內溫度保持在合適的範圍，既改善了生活質量，又降低了能耗。

智能窗是一種由玻璃或其他透明材料和調光材料所組成的調光智能器件，在一定的物理條件下（如光照、電場、溫度），這種器件發生著色或褪色反應，改變自身的顏色狀態，從而有選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和阻止內部熱擴散，達到調節光強度和室內溫度，從而實現節能的目的。目前某些大型辦公樓和其他具有玻璃外牆的大型建築可以利用太陽光獲取能量，這將減輕建築物的能源費用和企業的碳足跡。

16. 熱泵

冬季采暖大約占全球能源消耗的四分之一。多數采暖手段需要燃燒煤炭、天然氣或石油。世界若想實現氣候變化目標，就必須改變這種狀況。最有希望的替代產品是熱泵——基本可以理解為一種反向運行的冰箱。

熱泵效率很高，每消耗1千瓦電能夠輸送3千瓦熱量。而且反向運行熱泵就能給房屋降溫。熱泵就兼具供暖和降溫功能，可以像空調那樣安裝在窗戶上。

17. 熱電塗料

熱電是通過將溫差轉換成電壓，反之亦然，然而，熱電材料必須應用於作為熱源的物體上，達到發電的效果。熱點塗料通常被用於平坦表面物體上，傳統的熱電設計在這些情況下效率較低。

目前，柔性熱電材料在可穿戴設備等產品上表現出很好的效果，也產生了額外的設計/效率限制，而液體或粘膠材料對於所有類型物體表面都是理想的。熱電塗料可以利用任何熱源發電，還可以保護內部空間免受外部熱量的輻射，從而減少了額外的冷卻需求。熱電塗料未來可用於建築物或車輛表面，從而節省大量的能源。

18. 機載風力發電機

追求更清潔、更便宜的能源以跟上當今社會的消費率的競爭中，利用風能等無窮無盡的資源似乎是一個新的方向。與傳統的地面渦輪機相比，機載風能系統通常要小得多，使用的材料也更少，而且它們更容易移動並部署到孤立的定居點或遭受自然災害的偏遠地區。

不過，與傳統的風力發電相比，生產空中風能的成本要高得多，即使相關試驗取得成功，也可能需要五年或更長時間才能將第一個功能系統商業化。