瑞士的科學家已經(jīng)研發(fā)了一種可以利用太陽能和空氣生產(chǎn)煤油和甲醇的技術(shù)。

幾十年來，科學家們一直在尋找一種可持續(xù)的航空燃料。現(xiàn)在，隨著空中交通的排放量增長速度快于碳補償技術(shù)所能緩解的速度，環(huán)境保護主義者擔心，即使有了新的節(jié)能技術(shù)和操作，航空業(yè)的排放量到2050年也可能翻番。

但是，如果到2050年，所有化石衍生的噴氣燃料都能被一種由陽光和空氣制成的碳中性燃料所取代呢？

今年6月，蘇黎世瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究所（ETH）的研究人員展示了一項新技術(shù)，即用稀薄的空氣創(chuàng)造液態(tài)碳氫化合物燃料。在這種情況下，一個太陽能小型煉油廠安裝在ETH的機器實驗室的頂部，集中陽光，在太陽能熱化學反應(yīng)器內(nèi)創(chuàng)造一個高溫（1500攝氏度）環(huán)境。

在那里，從環(huán)境空氣中提取的二氧化碳和水通過氧化還原循環(huán)轉(zhuǎn)化為合成氣，一種一氧化碳和氫的特殊混合物。然后，所產(chǎn)生的合成氣被輸送到傳統(tǒng)的氣-液裝置，用于加工成碳氫燃料，如煤油、汽油、甲醇和其他。整個過程鏈是熱化學的，集中的太陽能可以提供所需的過程熱。操作水泵只需要少量的電力。

利用該技術(shù)生產(chǎn)的煤油可以替代化石衍生的噴氣煤油。ETH的Aldo Steinfeld說：“在燃燒過程中，它釋放的二氧化碳量與之前從空氣中提取的二氧化碳量一樣多。”Steinfeld領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)這項技術(shù)的團隊。此外，由于只有在氧化還原循環(huán)的第一階段才需要太陽能來制造合成氣，因此煉油廠同時運行兩個太陽能熱化學反應(yīng)器，以最佳利用集中的陽光。

作為歐盟支持的“從太陽到液體（SUN-to-LIQUID）”項目的一部分，ETH太陽能煉油廠目前正在西班牙馬德里附近的imdea energia太陽能塔中進行大規(guī)模測試，該項目為期四年，致力于探索航空工業(yè)去碳化的方法。然而，真正的測試將是燃料與航空工業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和硬件的整合程度如何，以及如何盡快。

Steinfeld說：“太陽能煤油是一種合成燃料，完全可以替代化石煤油。”“我們可以繼續(xù)利用現(xiàn)有的全球基礎(chǔ)設(shè)施來分配、儲存和利用煤油。”

商業(yè)化的最大障礙可能是價格，至少在最初是這樣的。據(jù)估計，太陽能煤油的價格大約是化石煤油的兩倍。然而，隨著太陽能的使用越來越廣泛，成本應(yīng)該會下降。根據(jù)《2019年彭博新能源展望》，到2030年，太陽能和風能的成本將降低幾乎所有地方煤炭和天然氣的發(fā)電量。

如果能降低成本，對去碳化航空業(yè)的影響將是巨大的。《衛(wèi)報》最近發(fā)表的一項分析發(fā)現(xiàn)，即使是從倫敦到愛丁堡的短途飛行，也會比烏干達或索馬里的人均年排放量增加更多的二氧化碳。

國際航空運輸協(xié)會（IATA）的數(shù)據(jù)表明，在2019年，飛行將比以往任何時候都更受歡迎，過去30年中飛行總里程增加了300%。然而，可持續(xù)航空燃料占總需求的比例還不到1%。國際航空運輸協(xié)會（IATA）指出，與可由電池供電的地面運輸不同，航空業(yè)沒有化石燃料的近期替代品，它預(yù)測電動商用飛機最早將在2040年啟用。

即便如此，“由電池供電的商用飛機理論上的局限性也在1000英里左右，”Steinfeld說。“因此，長途航班將繼續(xù)使用煤油。”如果一切按計劃進行，太陽能煤油的商業(yè)生產(chǎn)將在2025年開始。目前，兩家ETH分拆公司正致力于擴大技術(shù)的商業(yè)可用性。

其中之一是Climeworks，它提供商業(yè)化的脫碳裝置來從空氣中捕獲二氧化碳。另一個是Synhelion，其目標是將新的太陽能煉油廠商業(yè)化，用于工業(yè)燃料生產(chǎn)。

太陽能碳氫化合物燃料的生產(chǎn)依賴于空氣和陽光，這兩者都是豐富的來源，如果應(yīng)用在干旱的氣候中，不會與糧食生產(chǎn)競爭。“理論上，一個規(guī)模相當于瑞士或加利福尼亞莫哈韋沙漠三分之一的工廠可以滿足整個航空業(yè)的煤油需求，”synhelion的主管Philipp Furler在新聞發(fā)布會上說。“我們未來的目標是利用我們的技術(shù)高效生產(chǎn)可持續(xù)燃料，從而減少……排放。”