在应对气候变化的全球行动中，工业领域的碳排放一直是难以攻克的堡垒。然而，由麻省理工学院(MIT)校友创立的Mantel公司，正通过一项突破性技术改变这一局面。他们开发的系统不仅能高效捕获工厂和发电厂排放的二氧化碳，还能将捕获过程中产生的热能转化为有价值的工业蒸汽，彻底重塑了碳捕获的经济模式。
从实验室突破到商业创新
故事的起点可以追溯到2019年，当时MIT的Cameron Halliday SM '19, MBA '22, PhD '22博士正在研究高温下各种材料吸收二氧化碳的能力。"在博士早期，我最擅长的事情就是一遍又一遍地画出同样的图表，"Halliday回忆道。不幸的是，这些图表总是显示材料随时间推移吸收二氧化碳的能力不断下降。
这一困境困扰了研究人员多年：在工业炉、窑炉和锅炉等超高温环境下，很难找到能够可靠吸收二氧化碳的材料。Halliday的目标仅仅是找到一种能够稍微延长使用寿命的材料。
转机出现在2019年，他将一种名为锂钠正硼酸盐的熔盐投入测试。这种盐类吸收了超过95%的二氧化碳，并且首次在50个循环中几乎未出现降解。100个循环后依然如此，甚至达到1000个循环后仍保持稳定。
"老实说，我们从未期望能完全解决这个问题，"Halliday表示，"我们只是期望改进系统。又花了两个月时间才弄清楚它为何有效。"
研究人员发现，这种盐类在高温下 behaves like a liquid（ behaves like a liquid），避免了导致许多固体材料降解的脆性开裂问题。
"我记得凌晨5点走过Mass Ave大桥，晨跑的人们从我身边经过，"Halliday回忆道，"那一刻我意识到了这意味着什么。从那时起，重点就是证明它在更大规模上依然有效。我们不断构建更大规模的版本，验证其有效性，直到最终实现 everywhere 部署的目标。"
技术原理：熔盐碳捕获的革命
Mantel系统的核心在于其独特的熔盐技术。与传统的碳捕获方法不同，该系统利用锂钠正硼酸盐熔盐在高温下捕获二氧化碳。当含有二氧化碳的气体通过系统时，熔盐会像喷淋一样从类似淋浴头的装置中喷出，二氧化碳分子扩散到熔盐中发生化学反应。
这一过程的关键优势在于其可逆性。通过进一步提高温度，反应可以逆转，使熔盐释放出纯净的二氧化碳，这些二氧化碳可以被运输用于其他工业用途或地下封存。
Mantel的熔盐碳捕获系统工作原理示意图
经济模式的彻底转变
传统碳捕获技术面临的最大挑战之一是经济可行性。大多数系统需要大量能源，导致运营成本高昂，难以实现盈利。Mantel系统通过一个关键创新解决了这一问题：利用捕获过程中产生的热能生成蒸汽。
"我们仍然消耗能源，但大部分以蒸汽形式回收，而现有技术只消耗蒸汽，"Halliday解释道。他与Sean Robertson PhD '22和Danielle Rapson共同创立了Mantel公司。
蒸汽是许多常见工业过程的重要能源，无论是发电厂利用蒸汽发电，还是石油天然气精炼厂。这种蒸汽不仅减少了系统的净能源需求，还创造了一个有价值的收入来源。
"蒸汽是有用的收入流，因此我们将碳捕获从废物处理过程转变为为客户核心业务创造价值的过程，"Halliday强调，"这完全改变了碳捕获的经济性。"
据Mantel称，其系统仅需最先进碳捕获系统3%的净能源，同时可将工业设施（如水泥厂、钢铁厂、造纸厂、石油和天然气设施等）的碳排放减少约95%。
从学术研究到商业创业
Halliday与MIT的缘分始于2016年，当时他给MIT化学工程实践教授Alan Hatton发了一封冷邮件，询问是否可以在他的实验室度过夏天并参与碳捕获研究。
"他邀请了我，但没有让我参与那个项目，"Halliday回忆道，"暑假结束时他说，'你应该考虑回来读博士。'"
第二年，Halliday enrolled in a joint PhD-MBA program（ joint PhD-MBA program）。
"我真的很想做一些有影响力的事情，"Halliday表示，"这个双学位项目既有深度的学术技术元素，你还要为公司工作两个月，因此可以将很多学到的知识应用于现实世界。"
在Hatton的实验室，Halliday参与了几个不同的研究项目，最终都转化为了公司。他坚持研究的是如何通过在排放密集型工业站点常见的高温下工作，提高碳捕获的能源效率。
MBA课程开始后不久，Halliday决定利用这段时间将技术商业化。部分过程发生在15.366课程（气候与能源创业）中，他在那里遇到了联合创始人。巧合的是，该课程的校友多年来已经创立了150多家公司。Halliday还得到了MIT能源倡议的支持。
"MIT试图将这些伟大的学术想法带出学术界，进入世界，使其被重视和使用，"Halliday说，"在气候与能源创业课上，外部演讲者向我们展示了公司建设的各个阶段。我们系统的技术路线图是鞋盒大小、运输集装箱大小、一居室房子大小，然后是建筑物大小。看到其他公司并说，'这就是我们三年或六年后的样子'，真的非常有价值。"
从初创到规模化
Mantel正式成立于2022年，当时创始团队已经拥有了鞋盒大小的系统。在获得早期融资后，团队在The Engine（一个与MIT相关的创业孵化器）构建了运输集装箱大小的系统，该系统已运行近两年。
去年，Mantel宣布与Kruger Inc.合作，在魁北克的一家工厂构建下一版本的系统，将于明年投入使用。该工厂将进行为期两年的测试阶段，如果成功，将在Kruger的其他工厂推广。
"魁北克项目正在证明捕获效率，并证明我们系统在能源使用方面的显著改进，"Halliday说，"这是对技术的风险规避，将解锁更多机会。"
Halliday表示，Mantel正在与全球近100家工业合作伙伴进行对话，包括炼油厂、数据中心、水泥和钢铁厂以及石油和天然气公司的所有者。由于这是一个独立的附加系统，Halliday表示Mantel的系统不需要太多修改即可用于不同行业。
Mantel不处理二氧化碳转化或封存，但Halliday表示捕获在二氧化碳价值链中占据了大部分成本。它还能产生高质量的二氧化碳，可以通过管道运输，并用于食品饮料等行业——就像让你的汽水冒泡的二氧化碳一样。
"这是我们客户梦寐以求的解决方案，"Halliday说，"这意味着他们不必关闭价值数十亿美元的资产，重新构想他们的业务来应对他们所有人都认识到是生存性的问题。虽然时间线存在疑问，但大多数行业认识到，这终将是他们必须应对的问题。这是一个务实的解决方案，不是试图按照我们的梦想重塑世界。它正在解决今天面临的问题并修复它。"
市场前景与行业影响
工业领域占全球碳排放的约21%，其中钢铁、水泥、化工等行业的脱碳尤为困难。这些行业的高温过程使得传统碳捕获技术难以应用，而Mantel的技术恰好解决了这一痛点。
与传统碳捕获技术相比，Mantel系统的优势主要体现在三个方面：能源效率、经济可行性和适用范围广。能源效率方面，仅需3%的净能源；经济可行性方面，通过产生蒸汽创造收入；适用范围方面，可作为独立系统添加到各种工业设施中。
Mantel技术在各种工业设施中的应用场景
技术挑战与未来发展方向
尽管Mantel的技术展现出巨大潜力，但在规模化过程中仍面临一些挑战。首先是材料耐久性问题，虽然实验室测试显示熔盐在数千个循环中保持稳定，但在实际工业环境中的长期表现仍需验证。
其次是系统集成问题，将碳捕获系统与现有工业设施无缝对接需要解决一系列工程难题。此外，二氧化碳的运输和封存基础设施也是限制技术广泛应用的因素之一。
未来，Mantel计划继续扩大系统规模，提高自动化程度，并探索二氧化碳的高价值利用途径。Halliday表示，他们正在开发"鞋盒→运输集装箱→一居室房子→建筑物→工厂规模"的路线图，逐步实现技术的商业化部署。
结论：实用主义气候解决方案
在气候技术领域，Mantel代表了一种实用主义 approach。与许多试图彻底重塑能源系统的技术不同，Mantel专注于解决现有工业设施的实际问题，在不大幅改变业务模式的情况下实现大幅减排。
"这不是试图按照我们的梦想重塑世界，"Halliday强调，"它正在解决今天面临的问题并修复它。"
这种务实的 approach 使得Mantel的技术更容易被工业界接受，也为应对气候变化提供了一个可行的路径。随着全球对工业脱碳需求的增加，像Mantel这样的创新技术将在实现碳中和目标中发挥越来越重要的作用。
正如Halliday所说，"这是我们的客户梦寐以求的解决方案，"它让企业可以在不牺牲核心业务的情况下履行环境责任，这正是推动气候技术广泛采用的关键所在。
