一面减碳一面缺碳，二氧化碳与食品行业为何“相爱相杀”？

文字:艾玛·张

来源:Foodaily每日美食（ID: foodaily）

对于食品饮料行业来说，二氧化碳一直是一个“让人又爱又恨”的存在。

作为全球气候问题的“公敌”，二氧化碳可以说是所有国家和行业可持续发展道路上的绊脚石。多年来，减少二氧化碳排放或在气体中“储存”空过量二氧化碳是可持续发展战略中的一个重要环节。

世界上越来越多的食品和饮料公司正试图将捕获的二氧化碳转化为可用产品。作为全球碳酸饮料的领导者和二氧化碳的使用大户，可口可乐也不例外。去年8月底，可口可乐公司宣布其在欧洲的合作伙伴（装瓶商）将与加州大学伯克利分校的研究人员合作开发可扩展的方法，将捕获的二氧化碳转化为糖，并努力减少可口可乐供应链中的二氧化碳排放。

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一方面，我们尽最大努力减少大气中的“游离”二氧化碳。另一方面，二氧化碳像“救命稻草”一样被各大食品企业视为“救命稻草”。

今年，全世界都出现了二氧化碳短缺。二氧化碳供应的逐渐收紧严重打击了各国企业。尤其是食品和饮料行业，遭受了巨大的损失。可口可乐、泰森食品、卡夫亨氏等行业巨头。一直在寻找充足的供应来源，而更多的中小企业则面临停产甚至倒闭的风险。

二氧化碳是过剩还是短缺？如何辩证看待可持续减碳和工业碳生产这两个看似矛盾的事情？餐饮业应如何缓解和化解二氧化碳短缺之痛？

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二氧化碳一直缺乏，为什么今年最严重？

作为一种重要的工业原料，二氧化碳可以与其他物质反应生成合成气，然后生成甲醇、燃料和酒精等碳氢化合物，或制造化学品、烯烃和尿素。此外，它还可以制成可降解塑料，成为食品原料。它广泛应用于食品、饮料和医药行业。

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然而，并不是所有的二氧化碳排放都能达到食品级标准。例如，纯度为99.99%的二氧化碳，即使只含有十亿分之二十的苯，仍然是含有杂质的混合物，不能用于食品加工。

在被作为原料或食品处理之前，大多数食品企业将使用复杂的七步纯化工艺对其进行纯化以达到食品级。制备二氧化碳最有效的方法是通过燃烧天然气将碳原子与氢原子分离。氢原子与氮结合产生氨（最终产品），而碳原子与氧结合产生二氧化碳（副产品），然后出售给需要它的行业。

商业二氧化碳是如何制造的？来源:谷歌

在过去的几十年里，商业二氧化碳一直短缺。自全球疫情爆发以来，稀缺问题日益严重。人流量有限导致工厂开工不足，这只是表面原因。能源价格上涨和异常气候成为幕后推手。

首先，农民在夏天通常不需要化肥，合成氨厂经常关闭维修。更少的氨生产意味着更少的二氧化碳。换句话说，化肥使用的季节性波动导致了二氧化碳供应的波动。

其次，由于国际局势的动荡（特别是俄罗斯和乌克兰之间的冲突），全球能源（天然气）价格不断上涨，生产成本的增加迫使工厂提高了氨的销售价格，这反过来又导致当地市场对氨的需求减少（海外进口增加）。能源价格已经成为二氧化碳短缺的另一个原因。

极端天气是二氧化碳短缺的最直接导火索。气温、大气中二氧化碳浓度的变化以及极端天气的频率和强度都会对农作物产量产生很大影响。今年夏天欧洲和美国的异常高温导致农作物大幅减产，这也抑制了对化肥的需求，间接影响了二氧化碳的产出。

极端高温、严重风暴、干旱、洪水和火灾——气候危机增加了极端天气事件的强度和频率，这不仅在原料端威胁到全球粮食生产，也使最重要的工业原料供应“捉襟见肘”。

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据报道，由于天然气价格飙升，英国最大的二氧化碳生产商和工业肥料巨头——CF此前已宣布关闭其在比灵厄姆的工厂。欧洲一直是世界上受二氧化碳短缺影响最严重的地区。二氧化碳的价格飙升，价格从每吨200英镑飙升至1000英镑。肉类和啤酒行业等严重依赖二氧化碳供应的行业将受到影响，或将进一步加剧英国的食品短缺和通货膨胀。咽痛可吃冰棒缓解

如今，为了摆脱能源危机，德国、意大利、奥地利、荷兰和丹麦等许多强烈呼吁放弃煤炭和倡导环保的欧洲国家最近宣布重新开放燃煤电厂或采取措施支持燃煤发电项目。这种“开倒车”的措施可能会缓解暂时的危机，但可能无法从根本上解决二氧化碳短缺的问题。

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在“低碳”年，食品企业的日子并不好过。

面对二氧化碳的频繁短缺，欧美食品企业如何应对？

以英国为例。2018年，二氧化碳“断供”足以载入史册:当地啤酒开始限量供应，烧烤制造商没有足够的供应，冰淇淋产量大幅减少，脆皮蛋糕的加工暂停......英国的食品生产几乎停滞。当地媒体夸张地描述道:没有二氧化碳，“世界几乎走到了尽头”。

当年，可口可乐曾“暂停”部分碳酸饮料的生产；喜力啤酒在英国的生产也受到了很大影响。不仅是食品加工，二氧化碳的短缺也严重影响了冷冻食品的运输。压缩二氧化碳制成的干冰是维持冷链的核心。由于干冰短缺，英国头部连锁超市ocado不得不定量供应冷冻食品。

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自2018年以来，英国每隔几个月就会面临迫在眉睫的二氧化碳危机。2021年10月，英国政府被迫向CF industry注资数千万英镑，该公司于当年9月重新开放了比林厄姆工厂。即便如此，天然气价格持续上涨导致的二氧化碳短缺已成为经济生活的常态。

二氧化碳的大规模短缺导致食品企业的生产和保存成本上升。去年圣诞节前夕，英格兰和威尔士全国农民联盟（NFU）火鸡组织主席迈克尔·贝利透露:“圣诞节期间火鸡产量肯定会减少。一些大型生产商决定减产20%至50%，只是为了降低风险。”

英国超市里的火鸡货架空来源:泰晤士报

国内供应没有预期，海外进口也是“杯水车薪”。据悉，英国政府已决定将重点放在海外进口市场上，但这只能解决不到20%的供应缺口。

能源价格上涨、原材料短缺、消费恐慌...当黑天鹅不断飞来时，大多数食品企业只能选择减产和停产来减少经济损失。真的没有别的办法了吗？

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从“碳捕捉”到“碳替代”，

食品行业如何面对困难？

1983年，经济学家Peter Karajak提出的Kraljic矩阵在当年的《哈佛商业评论》上发表，现在它被广泛用作公司采购组合的分析工具。该矩阵还可以通过简单分析一个国家和行业的供需状况来衡量供应链风险和产品短缺对利润的影响。对二氧化碳供需矛盾的认识就藏在这个象限里。

来源:对话

在一个国家供需形势的四种情况中，矩阵右上角的“战略项目”——高收入和高风险——最需要关注。这种情况将伴随着严重的供应链风险。如果供应不能满足市场需求，将对盈利能力构成巨大威胁。

万圣节蛋糕

二氧化碳的供应就属于这一类。如果各国只关注天然气的短期交易，而不能持续保证降低供应链风险，就会出现典型的瓶颈。一旦天然气短缺，政府和各类企业将处于完全依赖有限供应的被动地位，因此他们必须付出高昂的成本。

当一种产品具有高度不确定性、高要求性和不可替代性时，从长远来看，垂直整合供应链是一种更经济的方式。换句话说:做好整个产业链的供应，做到自给自足。因此多年来，不仅欧洲和英国，而且世界各国都在寻找一种能够有效缓解和应对二氧化碳短缺的方案和新技术。

没有化肥工业，哪里能产生二氧化碳？

生物乙醇可以作为补充二氧化碳生产的方案之一。如今，英国每年可以生产约2.6亿升生物乙醇。生物乙醇不仅可以用作可持续燃料，还可以满足许多行业的需求。

早在2007年，英国糖业公司耗资2000万英镑开设了第一家生物乙醇工厂，用当地种植的甜菜生产生物燃料，每年用70万吨甜菜生产7000万升乙醇。

从厌氧消化技术工厂购买二氧化碳是第二种解决方案。厌氧消化是指利用细菌从有机废物中提取气体，这种方法已在英国投入使用。

然而，上述两种方案无法完全取代主要的二氧化碳生产，无法满足大量缺口。因此，找到长久之计尤为重要。目前，在各种碳减排和控制技术中，碳捕集技术已成为研究热点。碳捕获是指收集大型发电厂、钢厂和化工厂等排放源产生的二氧化碳并将其密封或再利用的技术，包括二氧化碳捕获、运输和密封。它可以将单位发电量的碳排放降低85%-90%，被誉为零碳之路的“最后一公里”。

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英国已计划在20世纪30年代建立并普及这一技术。为了确保碳捕获的可行性，需要在基础设施方面进行大量投资。在英国以外，瑞士和加拿大的初创企业、日本的IHI和三菱重工也在启动和建设大规模碳捕获工厂。

目前，全世界有19家直接空气捕获二氧化碳工厂在运营。随着全球DAC工厂建设的热潮，到2030年每年可捕获85吨二氧化碳，到2050年每年可捕获980吨二氧化碳。

固态DAC技术来源:ResearchGate

如果“从空气体中借碳”被视为“开源”，那么减少二氧化碳的使用场景，或开发其替代品，就是“节流”的重要举措。2020年，英国皇家化学学会提出开发新的气体原料作为二氧化碳的替代品，而氮气就是最好的“替代品”。

来源:百事可乐官网

在食品和饮料行业，氮气的使用始于几年前充氮咖啡的兴起。此后，氮气啤酒和氮气牛奶相继出现。就在今年2月下旬，百事可乐推出了一款全新的氮气可乐，泡沫更柔软、更致密，表面光滑，有一种“天鹅绒”的感觉。“比软饮料更柔和”成为充氮饮料的最大卖点。

除了口味上的优化，氮气在质量上是中性的，不会因酸性而对消费者的口腔和胃部造成伤害，这也成为其越来越受欢迎的原因。

在二氧化碳消耗的另一个领域——生鲜食品保鲜领域，人们也在通过各种技术减少对二氧化碳的依赖。氮气是一种理想的惰性气体，用氮气保存的食品温度不会改变，水分不会流失，可以形成传统二氧化碳保鲜的完美替代品。

除了气调保鲜，近年来食品行业还开发了低温等离子体杀菌、可食性涂膜、纳米氧化锌等保鲜新技术，在丰富保鲜方式、提升保鲜效果和性价比的同时，进一步降低二氧化碳在保鲜领域的“出场率”。

川菜

来源:thedrinksbusiness.com

值得注意的是，二氧化碳作为“安全、节能、环保”天然制冷剂的代表，在欧洲被广泛应用。如今，二氧化碳制冷剂已成为欧洲超市和便利店的主流选择，超过1万家商店安装和使用了二氧化碳制冷机组。在中国，由于投资成本高（设备性能要求和系统维护成本），氨和氟利昂仍是使用最广泛的制冷剂。

在可持续发展与企业效益的博弈中，全球二氧化碳制冷剂的需求趋势仍不明朗，这在一定程度上导致二氧化碳制冷剂的总需求短期内难以发生大的变化。然而，与其让大量的CFC制冷剂对全球气候造成严重影响，不如让二氧化碳静静地“藏”在制冷管道中，为人类的可持续目标做出贡献。

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摘要

始于去年的棕榈油短缺的阴影尚未消散，它对全球烘焙、糖果和方便食品行业产生了巨大影响。如今，二氧化碳原料频频告急，也反映出当前国际供应链的脆弱性和风险性。其背后是国际动荡、疫情持续、气候异常叠加对全球供应体系特别是能源和农产品供应链造成的冲击。

面对诸多不确定性，食品行业必须建立更灵活的原料供应体系，以减少对某些原料和某些产区（供应来源）的依赖；另一方面，建立更加多元化的产品结构，加快替代原料和配方的研发，将使企业“应需而进、进退自如”。