文：Emma Zhang  

來(lái)源：Foodaily每日食品（ID：foodaily）

對(duì)于食品飲料行業(yè)而言，二氧化碳一直是個(gè)令人“又愛(ài)又恨”的存在。

作為全球氣候問(wèn)題的“公敵”，二氧化碳可以說(shuō)是各國(guó)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(lái)可持續(xù)戰(zhàn)略中至關(guān)重要的一環(huán)。

全球越來(lái)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(lè)也不例外加入了這場(chǎng)熱潮之中。在剛剛過(guò)去的8月底，可口可樂(lè)公司宣布，他們?cè)跉W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(kāi)發(fā)將捕獲的二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖的可擴(kuò)展方法，力求減少可口可樂(lè)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(guó)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(lè)、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(xiǎn)。

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(jí)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(wú)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(huì)用一個(gè)復(fù)雜的七步凈化過(guò)程，將其提純以達(dá)到食品等級(jí)。制備二氧化碳的最有效方法是通過(guò)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(guò)往數(shù)十年間，商用二氧化碳短缺現(xiàn)象其實(shí)一直存在。全球疫情爆發(fā)以來(lái)，匱乏問(wèn)題日益加劇。人員流動(dòng)受限導(dǎo)致工廠開(kāi)工不足，只是表象原因。而能源價(jià)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(shuō)，是化肥使用的季節(jié)波動(dòng)造成了二氧化碳的供應(yīng)波動(dòng)。

其次，因國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩（特別是俄烏沖突）導(dǎo)致全球能源（天然氣）價(jià)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(jià)格，繼而導(dǎo)致本地市場(chǎng)對(duì)氨的需求降低（更多轉(zhuǎn)向海外進(jìn)口）。能源價(jià)格成為二氧化碳短缺的另一個(gè)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(qiáng)度都會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。今年夏季歐美各國(guó)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(duì)化肥的需求，間接影響到二氧化碳的產(chǎn)量。

酷熱、強(qiáng)風(fēng)暴、干旱、洪水和火災(zāi)——?dú)夂蛭C(jī)增加了極端天氣事件的強(qiáng)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(jiàn)肘”。

圖源：The Conversation

據(jù)悉，由于天然氣價(jià)格持續(xù)飆升，英國(guó)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(jià)格瘋漲，報(bào)價(jià)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(guó)食物短缺及通脹情況。

如今為了從能源危機(jī)中擺脫困境，德國(guó)、意大利、奧地利、荷蘭、丹麥等多個(gè)曾大力呼吁放棄煤炭、倡導(dǎo)環(huán)保的歐洲國(guó)家近期相繼宣布重開(kāi)煤電廠或采取措施支持煤電項(xiàng)目。這種“開(kāi)倒車”的舉措也許能緩解一時(shí)的危機(jī)，但未必能從根本上解決二氧化碳短缺的問(wèn)題。

02
“低碳”歲月里，食品企業(yè)艱難度日

面對(duì)頻頻出現(xiàn)的二氧化碳短缺，歐美各國(guó)食品企業(yè)如何應(yīng)對(duì)呢？

以英國(guó)為例，2018年的二氧化碳“斷檔”足以載入史冊(cè)：本地啤酒開(kāi)始限量供應(yīng)，生產(chǎn)烤肉的廠家沒(méi)有足夠的供應(yīng)，冰淇淋大量減產(chǎn)，松脆餅暫停加工......英國(guó)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(lè)已經(jīng)“暫停”部分碳酸飲料的生產(chǎn)；喜力在英國(guó)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(yùn)輸。通過(guò)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(guó)頭部連鎖超市ocado只好對(duì)冷凍食品實(shí)行定量配給。

圖源：GETTY IMAGES

自2018年始，每隔幾個(gè)月英國(guó)就會(huì)面臨一場(chǎng)迫在眉睫的二氧化碳危機(jī)。2021年10月，英國(guó)政府被迫向CF工業(yè)注資“數(shù)千萬(wàn)”英鎊，后者于當(dāng)年9月重新開(kāi)放了比林漢姆工廠。即便如此，因天然氣價(jià)格持續(xù)走高而造成的二氧化碳短缺已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)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(guó)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(huì)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(xiǎn)?！?/p>

英國(guó)超市空蕩的火雞貨架 圖源：TIMES

國(guó)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(guó)政府決定將目光投向海外進(jìn)口市場(chǎng)，但也只能解決不到20%的缺口供應(yīng)量。

能源漲價(jià)、原料短缺、消費(fèi)恐慌......當(dāng)一只只“黑天鵝”不斷飛來(lái)時(shí)，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(lái)減小經(jīng)濟(jì)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(jì)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(píng)論》上，如今被廣泛作為公司采購(gòu)組合的分析工具。該矩陣也可以通過(guò)對(duì)某個(gè)國(guó)家和行業(yè)供求狀況的簡(jiǎn)單分析，來(lái)權(quán)衡供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)品缺貨對(duì)利潤(rùn)的影響。而對(duì)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(gè)國(guó)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(xiàng)目”——高收益與高風(fēng)險(xiǎn)。這種情況下會(huì)伴隨嚴(yán)重的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)，如果供應(yīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，將對(duì)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(guó)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(xiǎn)，就會(huì)出現(xiàn)典型的瓶頸現(xiàn)象。一旦天然氣出現(xiàn)短缺，將會(huì)使得政府和各類企業(yè)處于完全依賴有限供應(yīng)的被動(dòng)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(shí)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，垂直整合供應(yīng)鏈便是更加經(jīng)濟(jì)的方式。換句話說(shuō)：自己做好整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的供給，自給自足。所以多年以來(lái)，不僅僅是歐洲和英國(guó)，全球各國(guó)都在探尋一個(gè)可以有效緩解和應(yīng)對(duì)二氧化碳短缺的方案和新技術(shù)。

離開(kāi)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(bǔ)充產(chǎn)生二氧化碳的方案之一。如今英國(guó)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(gè)行業(yè)需求。

早在2007年，英國(guó)糖業(yè)公司曾耗資2000萬(wàn)英鎊開(kāi)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(wàn)噸甜菜中生產(chǎn)7000萬(wàn)升乙醇。 

從厭氧消化技術(shù)工廠購(gòu)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(jī)廢物中提取氣體，該技術(shù)目前已在英國(guó)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(wú)法滿足大量缺口。所以，尋找一個(gè)長(zhǎng)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(diǎn)。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(yùn)輸以及封存三個(gè)環(huán)節(jié)。它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%-90%，被譽(yù)為零碳之路的“最后一公里”。

圖源：Google

英國(guó)已經(jīng)計(jì)劃在21世紀(jì)30年代建立并推廣這項(xiàng)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(guó)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(dòng)和建設(shè)大型碳捕集工廠。

目前，全球有19個(gè)?直接空氣捕捉（Direct Air Capture）二氧化碳的工廠在運(yùn)行。隨著全球DAC工廠建設(shè)熱潮的興起，到2030年可實(shí)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(kāi)源”，那么減少二氧化碳的使用場(chǎng)景，或者說(shuō)開(kāi)發(fā)其替代品，則是“節(jié)流”的重要舉措。2020年，英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)提出開(kāi)發(fā)新的氣體原料作為二氧化碳代替品，氮?dú)饩褪亲罴选皞溥x”。

圖源：百事可樂(lè)官網(wǎng)

在食品飲料行業(yè)，對(duì)氮?dú)獾睦檬加跀?shù)年前充氮咖啡的興起。此后，氮?dú)馄【啤⒌獨(dú)馀Ｄ碳娂姵霈F(xiàn)。就在今年2月下旬，百事可樂(lè)推出全新的氮?dú)饪蓸?lè)，泡沫更加柔和綿密，表面光滑，富有“天鵝絨”般的感覺(jué)?！氨溶涳嬃细洝背蔀槌涞嬃系淖畲筚u點(diǎn)。

除了口感優(yōu)化，氮?dú)狻捌焚|(zhì)”中性，不會(huì)因酸性對(duì)消費(fèi)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(gè)消耗領(lǐng)域——生鮮食品保鮮中，人們也正在通過(guò)多種技術(shù)減少對(duì)二氧化碳的依賴。氮?dú)馐抢硐氲亩栊詺怏w，用氮?dú)獗ｕr的食品溫度不會(huì)發(fā)生變化，水分也不會(huì)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(lái)食品行業(yè)也陸續(xù)開(kāi)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(jià)比的同時(shí)，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┐?，在歐洲得到普遍應(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(guò)10000家門店安裝使用二氧化碳制冷機(jī)組。而在中國(guó)，出于投資成本過(guò)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(yíng)效益之間的博弈中，全球?qū)Χ趸贾评鋭┑男枨笞邉?shì)尚不明朗，這在一定程度上也使得短期內(nèi)對(duì)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(duì)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(gè)側(cè)面也反映出當(dāng)前國(guó)際供應(yīng)鏈的脆弱與風(fēng)險(xiǎn)。其背后則是國(guó)際局勢(shì)動(dòng)蕩、疫情持續(xù)不散、氣候反常等因素疊加，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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”。