用空氣造火箭燃料，瘋狂嗎

本報特約記者   陳  山

硅谷技術狂人馬斯克經常提出一些令人詫異的想法。為了宣傳他的火星殖民計劃，馬斯克13日在社交媒體上宣佈，未來將專注研究如何把大氣中的二氧化碳抽取出來，轉化成火箭燃料。不過多家美國科技媒體對這個看似瘋狂的想法充滿興趣，因為該領域的諸多技術已經或者即將獲得突破。

合成火箭燃料的新方法

馬斯克13日在社交媒體上表示，他旗下的美國太空探索技術公司（SpaceX公司）正在啓動一項新計劃，準備從地球大氣中提取二氧化碳，並將其用作火箭燃料。馬斯克補充説:“如果有興趣，請加入。”他還表示，這個項目“對火星也很重要”。

今年年初，馬斯克公開懸賞1億美元尋找“最棒的碳捕捉技術”。所謂“碳捕捉”是指多種擁有相同目的的技術組合，包括從工廠、發電廠甚至空氣中直接捕捉二氧化碳，不讓這種温室氣體進入大氣層，從而遏制氣候變暖的趨勢。彭博社認為，馬斯克的目標之一可能是降低直接從空氣捕捉二氧化碳的成本，以應用於合成火箭燃料，取代目前使用的化石燃料。

多家美國媒體都注意到，馬斯克早在2017年就對碳捕捉技術充滿興趣。他曾宣稱：“從長遠來看，使用太陽能從大氣中取出二氧化碳，並與水結合，能製造火箭使用的燃料和氧氣。”他在2019年再度提及這個想法，“在長遠的未來，火箭飛行將實現淨零碳排放。”

降低成本是關鍵

美國“大眾機械”網站稱，如今碳達標、碳中和等計劃影響着各行各業。想要減少大氣中的二氧化碳，除了減少排放外，還可以捕捉或封存二氧化碳。而直接從大氣中收集二氧化碳是當今該領域中的新興技術。

報道稱，通過化學反應把二氧化碳轉換為碳氫燃料的相關研究已有超過100年的歷史，但至今進展不大，主要難點在於降低成本。目前全球最大的直接空氣捕捉二氧化碳廠於9月在冰島開始運作，每年預計可捕捉4000噸二氧化碳。據介紹，該工廠將空氣吸入專門的分離設備後，空氣經過特殊的固體吸收劑過濾器，可以去除二氧化碳並將其餘的空氣返回大氣。當過濾器完全飽和時，只需要將其加熱，就能釋放高濃度的二氧化碳。後者與水混合後被泵入位於地下約1000米的玄武岩洞穴深處，這種碳化水與玄武岩反應，將產生碳酸鹽礦物，從而達到固化二氧化碳的目的。但這項技術的關鍵在於成本和能耗。因為直接從空氣中捕獲二氧化碳，必須保證整個過程中不會釋放更多的温室氣體。該工廠之所以選擇建在冰島，就是因為當地擁有充足且環保的地熱資源。考慮到全球二氧化碳的年排放量超過300億噸，控制成本就顯得極為重要。

彭博社稱，想要降低捕捉或封存二氧化碳的成本，最簡單的方法是擴大規模以壓低成本，同時在運營中不斷總結經驗。加拿大碳工程公司正在蘇格蘭建造一個每年可以捕捉50萬到100萬噸二氧化碳的設施，有望在2026年投入使用。另一個方法就是加快創新研發的腳步，馬斯克等富豪公開懸賞新技術的目的正在於此。

為殖民火星提供新思路

不過馬斯克如此重視碳捕捉技術，很大程度上也與其太空殖民計劃有關。馬斯克早就提出利用“星艦”超級飛船將人類送往火星的規劃，但如何才能有足夠的燃料從火星返回地球？如果由飛船自行攜帶返航燃料，將佔據寶貴的運載能力，非常不划算。

考慮到火星大氣幾乎完全由二氧化碳組成，馬斯克設想在火星上通過收集二氧化碳製造甲烷，作為火箭的返程燃料。目前SpaceX公司為“星艦”飛船研製的“猛禽”火箭發動機就是以甲烷為燃料。由於火星大氣中的二氧化碳含量遠超地球，因此捕捉難度也要小得多。按照馬斯克的設想，未來可以利用太陽能基礎設施提供能源，利用催化劑讓二氧化碳與火星上發現的水混合反應，從而產生甲烷。

就目前的技術發展而言，這種設想並非沒有可能。今年9月，美國與中國科學家的聯合研究論文發表在《自然·通訊》雜誌上。他們在反應器中使用一種碳基催化劑，可以高效地將二氧化碳轉化為甲烷。目前國際空間站已經使用類似技術清除航天員呼出的二氧化碳，並製造火箭燃料，使空間站保持軌道高度。但中美科學家使用的石墨烯催化劑轉化效率更高。“未來將需要其他燃料。我們可以從二氧化碳中生產甲烷並用它們來生產其他下游物質。也許有一天，我們可以在火星上生活。”▲