文：Emma Zhang
來源：Foodaily每日食品（ID：foodaily）
對于食品飲料行業(yè)而言，二氧化碳一直是個令人“又愛又恨”的存在。
作為全球氣候問題的“公敵”，二氧化碳可以說是各國各業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路上的絆腳石。減少二氧化碳排放量，或“封存”空氣中超量的二氧化碳，是多年以來可持續(xù)戰(zhàn)略中至關(guān)重要的一環(huán)。
全球越來越多的食品飲料公司都在試圖將捕獲的二氧化碳轉(zhuǎn)化為可用產(chǎn)品。作為全球碳酸飲料領(lǐng)軍者，二氧化碳的使用大戶，可口可樂也不例外加入了這場熱潮之中。在剛剛過去的8月底，可口可樂公司宣布，他們在歐洲的合作伙伴（裝瓶商）將與加州大學(xué)伯克利分校的科研人員合作，開發(fā)將捕獲的二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖的可擴展方法，力求減少可口可樂供應(yīng)鏈中的二氧化碳排放。
圖源：IPMARK
一面是想方設(shè)法減少大氣中“游離”的二氧化碳，另一方面，二氧化碳卻像“救命稻草”一般，被各大食品企業(yè)視為“生命線”。
今年，全球各地相繼出現(xiàn)二氧化碳短缺現(xiàn)象。二氧化碳供應(yīng)逐步收緊嚴(yán)重打擊了各國企業(yè)。尤其是食品飲料行業(yè)，已經(jīng)深受其害。包括可口可樂、泰森食品、卡夫亨氏等在內(nèi)的行業(yè)巨頭一直在尋找充足的供應(yīng)源，而更多中小企業(yè)則面臨停產(chǎn)、甚至倒閉的風(fēng)險。
二氧化碳到底是富余，還是匱乏？可持續(xù)減碳與工業(yè)制碳這兩件看似矛盾的事，如何辯證看待？食品飲料行業(yè)又該如何舒緩、化解二氧化碳短缺之痛？
01
二氧化碳一直缺，為何今年最嚴(yán)重？
作為一種重要的工業(yè)原料，二氧化碳能夠與其他物質(zhì)反應(yīng)生成合成氣，繼而生成甲醇、燃料、酒精等碳?xì)浠衔?，或制成化學(xué)藥品、烯烴、尿素等。此外，還能制成可降解塑料、成為食品原料。在食品飲料、醫(yī)藥行業(yè)有著難以替代的廣泛用途。
圖源：edu.rsc.org
然而，并不是所有的二氧化碳排放都能夠達(dá)到食品級標(biāo)準(zhǔn)。比如純度達(dá)到了99.99%的二氧化碳，即使其中只含有十億分之二十的苯，也依然屬于含雜質(zhì)的混合物，無法被用于食品加工。
在作為原料或食品處理之前，多數(shù)食品企業(yè)會用一個復(fù)雜的七步凈化過程，將其提純以達(dá)到食品等級。制備二氧化碳的最有效方法是通過燃燒天然氣分離碳原子和氫原子，氫原子與氮結(jié)合生成氨（終產(chǎn)品），碳原子則與氧結(jié)合產(chǎn)生二氧化碳（副產(chǎn)品），繼而轉(zhuǎn)賣給需要它的行業(yè)。
商用二氧化碳是如何被制取的？圖源：Google
在過往數(shù)十年間，商用二氧化碳短缺現(xiàn)象其實一直存在。全球疫情爆發(fā)以來，匱乏問題日益加劇。人員流動受限導(dǎo)致工廠開工不足，只是表象原因。而能源價格上漲、氣候異常等則成為幕后推手。
首先，在夏季農(nóng)民往往不需要化肥，合成氨工廠往往處于關(guān)閉維護(hù)狀態(tài)。更少的氨產(chǎn)量意味著更少的二氧化碳。換句話說，是化肥使用的季節(jié)波動造成了二氧化碳的供應(yīng)波動。
其次，因國際局勢動蕩（特別是俄烏沖突）導(dǎo)致全球能源（天然氣）價格不斷攀升，生產(chǎn)成本增加迫使工廠不得不提高氨的銷售價格，繼而導(dǎo)致本地市場對氨的需求降低（更多轉(zhuǎn)向海外進(jìn)口）。能源價格成為二氧化碳短缺的另一個原因。
極端氣候則是造成二氧化碳短缺的最直接導(dǎo)火索。溫度、大氣中二氧化碳濃度的變化、極端天氣的頻率和強度都會對農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。今年夏季歐美各國奇高的氣溫已經(jīng)導(dǎo)致農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，也抑制了對化肥的需求，間接影響到二氧化碳的產(chǎn)量。
酷熱、強風(fēng)暴、干旱、洪水和火災(zāi)——氣候危機增加了極端天氣事件的強度和頻率，不僅在原料端威脅到全球食品生產(chǎn)，也讓其中最重要的工業(yè)原料供應(yīng)“捉襟見肘”。
圖源：The Conversation
據(jù)悉，由于天然氣價格持續(xù)飆升，英國最大二氧化碳生產(chǎn)商、工業(yè)化肥巨頭——CF此前宣布關(guān)閉位于比林漢姆的工廠。而歐洲也一直是全球受二氧化碳短缺影響最大的地區(qū)，二氧化碳價格瘋漲，報價從每噸200英鎊飆升到1000英鎊。嚴(yán)重依賴二氧化碳供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)如肉類、啤酒行業(yè)受到影響，或?qū)⑦M(jìn)一步加劇英國食物短缺及通脹情況。
如今為了從能源危機中擺脫困境，德國、意大利、奧地利、荷蘭、丹麥等多個曾大力呼吁放棄煤炭、倡導(dǎo)環(huán)保的歐洲國家近期相繼宣布重開煤電廠或采取措施支持煤電項目。這種“開倒車”的舉措也許能緩解一時的危機，但未必能從根本上解決二氧化碳短缺的問題。
02
“低碳”歲月里，食品企業(yè)艱難度日
面對頻頻出現(xiàn)的二氧化碳短缺，歐美各國食品企業(yè)如何應(yīng)對呢？
以英國為例，2018年的二氧化碳“斷檔”足以載入史冊：本地啤酒開始限量供應(yīng)，生產(chǎn)烤肉的廠家沒有足夠的供應(yīng)，冰淇淋大量減產(chǎn)，松脆餅暫停加工......英國的食物生產(chǎn)幾乎陷入停頓。用當(dāng)?shù)孛襟w的夸張手法形容：缺少二氧化碳后，“世界幾乎走向了末日”。
在當(dāng)年，可口可樂已經(jīng)“暫?！辈糠痔妓犸嬃系纳a(chǎn)；喜力在英國的生產(chǎn)也大受影響。不止是食品加工，二氧化碳短缺也嚴(yán)重影響到冷凍食品的運輸。通過壓縮二氧化碳制成的干冰，是保持冷鏈的核心。由于干冰不足，英國頭部連鎖超市ocado只好對冷凍食品實行定量配給。
圖源：GETTY IMAGES
自2018年始，每隔幾個月英國就會面臨一場迫在眉睫的二氧化碳危機。2021年10月，英國政府被迫向CF工業(yè)注資“數(shù)千萬”英鎊，后者于當(dāng)年9月重新開放了比林漢姆工廠。即便如此，因天然氣價格持續(xù)走高而造成的二氧化碳短缺已經(jīng)成為經(jīng)濟生活的常態(tài)。
大規(guī)模二氧化碳短缺導(dǎo)致食品企業(yè)生產(chǎn)、保鮮成本不斷上漲。去年圣誕節(jié)前夕，英格蘭和威爾士全國農(nóng)民聯(lián)盟(NFU)火雞組織主席邁克爾·貝利透露:“圣誕節(jié)期間火雞產(chǎn)量必定會減少。一些較大的生產(chǎn)商已經(jīng)決定減產(chǎn)，從20%到50%不等，只是為了降低風(fēng)險?！?/p>
英國超市空蕩的火雞貨架 圖源：TIMES
國內(nèi)供應(yīng)指望不上，海外進(jìn)口也是“杯水車薪”。據(jù)悉，英國政府決定將目光投向海外進(jìn)口市場，但也只能解決不到20%的缺口供應(yīng)量。
能源漲價、原料短缺、消費恐慌......當(dāng)一只只“黑天鵝”不斷飛來時，絕大多數(shù)食品企業(yè)只能選擇減產(chǎn)、停產(chǎn)這兩條路來減小經(jīng)濟損失。真的找不出其他辦法了么？
03
從“碳捕集”到“碳替代”，
食品行業(yè)如何迎難而上？
1983年，由經(jīng)濟學(xué)家彼得·卡拉杰克提出的卡拉杰克矩陣（Kraljic Matrix）發(fā)表于當(dāng)年的《哈佛商業(yè)評論》上，如今被廣泛作為公司采購組合的分析工具。該矩陣也可以通過對某個國家和行業(yè)供求狀況的簡單分析，來權(quán)衡供應(yīng)鏈風(fēng)險和產(chǎn)品缺貨對利潤的影響。而對二氧化碳供需矛盾的理解，就藏在這幅象限圖里，
圖源：The Conversation
在一個國家供求狀況的四種情況中，最需要關(guān)注的是矩陣右上角的“戰(zhàn)略項目”——高收益與高風(fēng)險。這種情況下會伴隨嚴(yán)重的供應(yīng)鏈風(fēng)險，如果供應(yīng)無法滿足市場需求，將對盈利能力構(gòu)成巨大威脅。
而二氧化碳的供給就屬于這一范疇，如果各國只專注于天然氣的短期交易，不能持續(xù)保障降低供應(yīng)鏈風(fēng)險，就會出現(xiàn)典型的瓶頸現(xiàn)象。一旦天然氣出現(xiàn)短缺，將會使得政府和各類企業(yè)處于完全依賴有限供應(yīng)的被動地位，因此必須支付高額成本。
當(dāng)一種產(chǎn)品具有高度的不確定性、高需求、不可替代時，從長遠(yuǎn)來看，垂直整合供應(yīng)鏈便是更加經(jīng)濟的方式。換句話說：自己做好整個產(chǎn)業(yè)鏈的供給，自給自足。所以多年以來，不僅僅是歐洲和英國，全球各國都在探尋一個可以有效緩解和應(yīng)對二氧化碳短缺的方案和新技術(shù)。
離開化肥行業(yè)，哪些領(lǐng)域還能生產(chǎn)二氧化碳呢？
生物乙醇可以作為補充產(chǎn)生二氧化碳的方案之一。如今英國每年可以生產(chǎn)大約2.6億升生物乙醇，生物乙醇不僅可作為可持續(xù)燃料，也將滿足多個行業(yè)需求。
早在2007年，英國糖業(yè)公司曾耗資2000萬英鎊開設(shè)了首家生物乙醇工廠，用當(dāng)?shù)胤N植的甜菜生產(chǎn)生物燃料，每年從70萬噸甜菜中生產(chǎn)7000萬升乙醇。
從厭氧消化技術(shù)工廠購買二氧化碳是解決方案之二。厭氧消化指利用細(xì)菌從有機廢物中提取氣體，該技術(shù)目前已在英國投入使用。
然而，上述兩種方案不能完全替代主要的二氧化碳生產(chǎn)，無法滿足大量缺口。所以，尋找一個長期的解決方案尤為重要。當(dāng)前，在各種減碳、控碳技術(shù)中，碳捕獲技術(shù)成為研究重點。碳捕獲是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集并加以封存或再利用的技術(shù)，包括二氧化碳捕集、運輸以及封存三個環(huán)節(jié)。它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%-90%，被譽為零碳之路的“最后一公里”。
圖源：Google
英國已經(jīng)計劃在21世紀(jì)30年代建立并推廣這項技術(shù)。為了確保碳捕獲可行，需要在基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行大量投資。英國之外，瑞士和加拿大的初創(chuàng)企業(yè)，日本IHI及三菱重工等也在啟動和建設(shè)大型碳捕集工廠。
目前，全球有19個?直接空氣捕捉（Direct Air Capture）二氧化碳的工廠在運行。隨著全球DAC工廠建設(shè)熱潮的興起，到2030年可實現(xiàn)每年捕獲85?噸二氧化碳?，2050年則能每年捕獲980噸二氧化碳?。
固體DAC技術(shù) 圖源：ResearchGate
如果將向空氣“借碳”視為“開源”，那么減少二氧化碳的使用場景，或者說開發(fā)其替代品，則是“節(jié)流”的重要舉措。2020年，英國皇家化學(xué)學(xué)會提出開發(fā)新的氣體原料作為二氧化碳代替品，氮氣就是最佳“備選”。
圖源：百事可樂官網(wǎng)
在食品飲料行業(yè)，對氮氣的利用始于數(shù)年前充氮咖啡的興起。此后，氮氣啤酒、氮氣牛奶紛紛出現(xiàn)。就在今年2月下旬，百事可樂推出全新的氮氣可樂，泡沫更加柔和綿密，表面光滑，富有“天鵝絨”般的感覺。“比軟飲料更軟”成為充氮飲料的最大賣點。
除了口感優(yōu)化，氮氣“品質(zhì)”中性，不會因酸性對消費者口腔和腸胃造成損害，也成為漸受青睞的原因。
在二氧化碳的另一個消耗領(lǐng)域——生鮮食品保鮮中，人們也正在通過多種技術(shù)減少對二氧化碳的依賴。氮氣是理想的惰性氣體，用氮氣保鮮的食品溫度不會發(fā)生變化，水分也不會丟失，能夠?qū)鹘y(tǒng)的二氧化碳保鮮形成完美替代。
除了氣調(diào)保鮮，近年來食品行業(yè)也陸續(xù)開發(fā)出低溫等離子殺菌、可食用涂膜、納米氧化鋅等新型保鮮技術(shù)，在豐富保鮮手段、提升保鮮效果和性價比的同時，進(jìn)一步降低二氧化碳在保鮮領(lǐng)域的“出鏡率”。
圖源：thedrinksbusiness.com
值得注意的是，二氧化碳作為“安全、節(jié)能、環(huán)?！钡奶烊恢评鋭┐恚跉W洲得到普遍應(yīng)用。如今，二氧化碳制冷劑成為歐洲超市及便利店的主流選擇，已有超過10000家門店安裝使用二氧化碳制冷機組。而在中國，出于投資成本過高（設(shè)備性能要求和系統(tǒng)維護(hù)成本）的考慮，氨和氟利昂仍是應(yīng)用最廣的制冷劑。
在可持續(xù)發(fā)展與企業(yè)經(jīng)營效益之間的博弈中，全球?qū)Χ趸贾评鋭┑男枨笞邉萆胁幻骼?，這在一定程度上也使得短期內(nèi)對二氧化碳制冷劑的需求總量難以發(fā)生大的改變。然而，與其讓大量的氯氟烴制冷劑對全球氣候造成嚴(yán)重影響，倒不如讓二氧化碳安靜地“躲”在制冷管道里，為人類的可持續(xù)目標(biāo)“循環(huán)持續(xù)”地貢獻(xiàn)力量。
04
總結(jié)
始自去年的棕櫚油短缺陰影尚未消散，它已經(jīng)給全球烘焙、糖果、方便食品產(chǎn)業(yè)造成巨大影響。如今二氧化碳原料又頻頻告急，從一個側(cè)面也反映出當(dāng)前國際供應(yīng)鏈的脆弱與風(fēng)險。其背后則是國際局勢動蕩、疫情持續(xù)不散、氣候反常等因素疊加，對全球供應(yīng)體系，特別是能源和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的沖擊所致。
面對諸多不確定性，食品產(chǎn)業(yè)必須要建立更靈活的原料供應(yīng)體系，減少對某些原料、某些產(chǎn)地（供應(yīng)源頭）的依賴；另一方面，建立更多元化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加快對可替代原料、配方的研發(fā)，則能讓企業(yè)“左右逢源、進(jìn)退自如”。
