低碳壓力下，瑞士科學家利用太陽能和空氣生產航空燃料_風聞

幾十年來，科學家們一直在尋找一種低碳可持續的航空燃料。而且，隨着航空排放量的增長速度超過碳抵消技術能夠減少的速度，環保人士擔心，即使採用新的節能技術和運營方式，航空業的排放量到2050年也可能翻一番。

但是，如果到2050年，所有來自化石的飛機燃料都能被一種來自陽光和空氣的碳中和燃料所取代，那會怎樣呢？

今年6月，位於蘇黎世的瑞士聯邦理工學院(ETH)的研究人員展示了一項利用稀薄空氣製造液態碳氫化合物燃料的新技術。該技術是利用一個巨型凹面鏡將陽光集中在太陽能熱化學反應器內，創造一個高温(1500攝氏度)的環境。

在反應器內，從周圍空氣中提取的二氧化碳和水通過氧化還原循環轉化為合成氣，一種特殊的一氧化碳和氫的混合物。產生的合成氣然後被送到一個傳統的氣體—液體裝置加工成如煤油、汽油、甲醇等碳氫燃料。整個過程鏈是熱化學的，集中的太陽能可以提供所需的熱量。只需要少量的電力就可以操作這些泵。

用這種技術生產的煤油可以代替化石燃料製造的航空煤油。“它在燃燒過程中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，”領導團隊開發了這項技術的Aldo Steinfeld説。此外，由於太陽能只在生成合成氣的氧化還原循環的第一階段才需要，煉油廠還可以同時運行兩個太陽能熱化學反應器，以便最好地利用集中的太陽能。

作為歐盟支持的 SUN-to-LIQUID 項目的一部分，ETH 太陽能煉油廠的大規模測試目前正在 IMDEA Energia 附近的一座太陽能塔進行，這是一個為期四年的研究項目，致力於探索航空業去碳化的方法。然而，真正的考驗在於燃料與航空工業現有基礎設施和硬件的整合程度，以及整合的速度。

“太陽能煤油是一種滴入式合成燃料，完全可以替代化石煤油，”Steinfeld説，“我們可以繼續利用現有的全球基礎設施進行煤油分配、儲存和利用。”

當然，最初階段商業應用的最大障礙肯定還是價格。據估計，太陽能煤油的價格約為化石煤油價格的兩倍。然而，隨着太陽能的廣泛使用，成本應該會下降。根據彭博社2019年新能源展望，到2030年，太陽能和風能的成本優勢將會超過幾乎所有地方的煤炭和天然氣。

如果成本可以降低，對航空業去碳化的影響將是巨大的。《衞報》(The Guardian)最近發表的一項分析發現，即便是從倫敦飛往愛丁堡的短途航班，也比烏干達或索馬里的平均人均年排放量排放更多的二氧化碳。

國際航空運輸協會(IATA)的數據顯示，航空出行比以往任何時候都更受歡迎，在過去30年裏，全球飛行里程總數增加了300% 。然而，低碳可持續航空燃料只佔總需求的不到1% 。國際航空運輸協會指出，航空業不同於地面運輸，地面運輸可以用電池驅動，而航空業短期內則沒有化石燃料的替代品，該協會預測，電動商用飛機最早也要2040年才會成規模出現。

即便電動飛機出現，“理論上以電池為動力的商用飛機也只能飛行1600公里，” Steinfeld説，“因此，長途航班將繼續使用煤油。”如果一切按計劃進行，太陽能煤油可能在2025年開始商業化生產。目前，瑞士聯邦理工學院的兩家分支公司正致力於擴大該技術的商業應用範圍。

其中之一是 Climeworks，該公司提供商業碳去除裝置，從空氣中捕獲二氧化碳。另一個是 Synhelion 公司，該公司的目標是將用於工業燃料生產的新太陽能煉油廠商業化。

太陽能碳氫化合物燃料的生成依賴於空氣和陽光，由於這兩者都是十分豐富的能源，所以如果地廣人稀的地方進行生產還不至於佔用耕地。

Synhelion 總監Philipp Furler在表示：“從理論上講，一座相當於瑞士面積的工廠，可以滿足整個全球航空業的煤油需求。我們未來的目標是利用我們的技術高效地生產可持續燃料，從而減少碳排放。”