逆燃准备起飞

今年早些时候，我在这篇专栏文章中谈到了“反向燃烧，即用二氧化碳生产燃料和化学原料的想法。从热力学角度看，这个过程需要消耗能量。接下来的问题就是如何尽可能提高效率，并以危害最小的方式获取这些能源投入。

一个奥尔多·斯坦菲尔德团队的论文瑞士苏黎世联邦理工学院的教授描述了一个正是针对这个问题的项目。团队一直在寻找一些年现在正致力于从环境二氧化碳中生产甲醇和/或煤油等燃料。我们已经知道如何在工业规模上用合成气(氢气和一氧化碳的混合物，通常还含有一定比例的二氧化碳)制造出这样的东西。但就目前情况而言，我们通常从化石碳氢化合物原料(天然气的蒸汽重整、煤气化等)中生产合成气，这使得它成为一种在碳氢化合物燃料(气体、液体和固体)之间进行转换的方式，并伴有相关的能源成本。从空气中的二氧化碳和水蒸气中生产合成气将是一种受欢迎的新变化——与水基光伏路线合成燃料相比，它更直接，步骤更少。

这就是这项最新工作所证明的。水和二氧化碳从空气中被吸附，然后用网状氧化铈(铈氧化物)作为催化剂泵入反应器区。它只被集中的阳光加热以产生合成气混合物，并根据存在的二氧化碳量(可以调整)将其送入进一步的催化塔，用于甲醇合成或碳氢化合物燃料费过程．使用环境气体作为原料的一个有趣的优点是没有典型的杂质，这可以防止催化剂被污染，并且从排放的角度来看，产品非常清洁——没有硫，没有燃烧不佳的芳烃，等等。

液体燃料的特性在某些应用中很难被复制，飞机燃料在这方面遥遥领先

现在，这项技术不会很快开始输送数百万吨碳氢化合物。但事实上，它的工作原理证明了一些潜在的破坏性力量:只要有充足的阳光，燃料就可以生产，而不需要考虑现有的碳氢化合物沉积物。沙漠实际上是理想的地点。已经进入太阳能集中式发电厂的工程工作(当然，还有合成气的转化过程)也将直接适用于这种生产的大部分。制造“即时”产品还有一个很大的优势，因为甲醇和航空燃料可以像现有的基础设施一样使用。

但正如作者所指出的那样，这种燃料在未来一段时间内将会更加昂贵，而且一开始会非常昂贵。他们希望得到某种政策支持，鼓励通过这条路线生产航空燃料，这将使技术逐步扩大，工程师和化学家在这一过程中对其进行改进。每一个这类过程都受益于现实世界中扩大规模的经验教训。例如，目前整体效率的最大问题之一是在不同所需温度之间来回摆动时热量的损失。更有效地使用这种方法，再加上对二氧化铈催化剂表面的新想法，更好的阳光跟踪等等，最终可能使其成为二氧化碳提取的首选途径。而这反过来又可以开始使一个大型燃料生产部门实现碳中和。

一种反对意见是，把这些资源用于寻找根本不燃烧碳氢化合物的方法会更好。但液体燃料的性质——运输、能量密度、储存——在某些应用中很难复制，飞机燃料在这方面遥遥领先。在世界经济中，我们绝对需要(一些)飞机运输，所以从污染和气候的角度来看，减少飞机运输的机会似乎太好了，不容错过。

另一种反对意见是，所有这些旨在改善这些问题的技术方案都在某种程度上受到了污染。但我从来不同意这种观点。作为一个化学家，我认为我们发明了解决这些问题的方法，而这种发明应该帮助我们摆脱它们!