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把二氧化碳變成汽油,靠譜嗎?

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2018/6/25     瀏覽次數:    

  英國金融時報網27日發表環境網站“中外對話”研究員馮灝撰寫的題為《把二氧化碳變成汽油,靠譜嗎?》的文章。文章說,中國科學家實現了二氧化碳加氫制汽油轉化效率的突破,它有多大應用前景?對氣候變化又意味著什么?

  理論上全球每年需要減少約420億噸二氧化碳才能阻止氣候繼續惡化,除了直接減排,對已經產生的二氧化碳進行轉化利用也一直是全球關注的熱點。但目前碳捕集與利用技術對于減緩氣候變化的貢獻率難以超過1%,可謂杯水車薪。
  中國科學家近期發表的一項把二氧化碳轉化為汽油的新研究引起了廣泛關注。中國科學院大連化學物理研究所葛慶杰、孫劍團隊通過設計一種新型多功能復合催化劑,實現了二氧化碳加氫直接制取汽油。這一突破性研究于5月發表在《自然-通訊》雜志上。
  之前已有科學家試圖用二氧化碳與氫分子試制汽油,但此前這一化學反應所得的烴類化合物中最多只有一半是汽油餾分烴,而此次研究設計的催化劑在接近工業生產的條件下將這一比例提高到78%。
  研究團隊成員葛慶杰告訴中外對話,研究團隊不僅完成了技術突破,而且采用了接近工業生產的操作條件和氯化鐵等相對便宜的催化劑原料。他表示,對于該技術研究的工業化應用,團隊還是比較有信心的,但同時又面臨諸多困難,如原料氣純度要求、汽油品質驗證及產率進一步提高等等,如順利的話,預計5年左右可完成工業化示范。
  用化學反應把二氧化碳直接回收為能源,這無異于是將自然界耗費億萬年的化石燃料生成過程在實驗室里縮短到一瞬間。有這么好的事嗎?
  首先,真的可以減碳嗎?
  從理論上看,該工藝以二氧化碳作為原料,產物是石油;石油燃燒,回到二氧化碳。過程本身是碳中和的,并不會直接減少全過程的二氧化碳排放。但是,相比開采化石能源,這一工藝生成的能源也不會造成更多二氧化碳從地下進入大氣。
  而這一技術可以轉化的二氧化碳量級受制于二氧化碳的獲得渠道。目前二氧化碳的捕集工藝還不能處理空氣中低濃度二氧化碳。葛慶杰也表示,這一過程適合應用于大量集中排放二氧化碳的工業設施。
  能源轉換效率夠高嗎?
  從熱量投入角度來看,一般的二氧化碳活化需要吸收能量,中國國家發展和改革委員會能源研究所研究員姜克雋表示二氧化碳分子因為性質穩定,對其活化很難真正實現小的能源投入獲得大的能源產出。
  對此,葛慶杰解釋說,二氧化碳加氫制汽油烴燃料是一放熱過程,能耗相對較低。
  但是,在化學反應開始之前,將原料氣體加溫加壓到所需要的溫度和壓力,仍然是需要能量的,制氫本身更是大量耗能。姜克雋認為,如果投入工業化應用,考慮整個過程的能量輸入,比如燃燒化石能源的電力供給,再加上能量在轉化過程中的損耗,從能源效率來講可能是不劃算的。
  最后,經濟上可行嗎?
  二氧化碳制汽油要實現工業化應用,大的瓶頸還在其經濟性差。
  葛慶杰指出,雖然反應涉及到的催化劑、工藝和設備等都非常接近石油化工的目前配置,但是其原料氫氣的成本及來源是限制該過程經濟性及應用推廣的一個關鍵因素。他認為這個工藝適合某些特定的應用場景,比如氫氣廉價、二氧化碳富集的地方。
  比如,對于海上作業的應用場景來說,目前海上工業設備大規模燃燒化石能源,排放出二氧化碳,溶解在海水里,造成海水酸化,嚴重威脅海洋生物及海洋環境。通過電解海水,生成氫氣和氧氣,氧氣可以被運用到供給海下人員呼吸,而二氧化碳加氫可以生成液體燃料,為相關設備供給能源,形成更好的循環,同時還有利于海水的中性化,改善海洋環境。
  一些工業界人士則對這一技術的應用不甚樂觀。北京石油化工工程有限公司負責科研的工程技術人員告訴中外對話,這項在實驗室理論條件下可行的技術,如果投入工業化生產,其生成的汽油成本是難以估算的,可能數倍于目前的汽油。
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