英國金融時(shí)報(bào)網(wǎng)27日發(fā)表環(huán)境“中外對(duì)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(xué)家實(shí)現(xiàn)了二氧化碳加氫制汽油轉(zhuǎn)化效率的突破,,它有多大應(yīng)用前景?對(duì)氣候變化又意味著什么?
理論上每年需要減少約420億噸二氧化碳才能阻止氣候繼續(xù)惡化,,除了直接減排,對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行轉(zhuǎn)化利用也一直是關(guān)注的熱點(diǎn),。但目前碳捕集與利用技術(shù)對(duì)于減緩氣候變化的貢獻(xiàn)率難以超過1%,,可謂杯水車薪。
中國科學(xué)家近期發(fā)表的一項(xiàng)把二氧化碳轉(zhuǎn)化為汽油的新研究引起了廣泛關(guān)注,。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所葛慶杰,、孫劍團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)一種新型多功能復(fù)合催化劑,,實(shí)現(xiàn)了率的二氧化碳加氫直接制取汽油。這一突破性研究于5月發(fā)表在《自然-通訊》雜志上,。
之前已有科學(xué)家試圖用二氧化碳與氫分子試制汽油,,但此前這一化學(xué)反應(yīng)所得的烴類化合物中zui多只有一半是汽油餾分烴,而此次研究設(shè)計(jì)的催化劑在接近工業(yè)生產(chǎn)的條件下將這一比例提高到78%,。
研究團(tuán)隊(duì)成員葛慶杰告訴中外對(duì)話,,研究團(tuán)隊(duì)不僅完成了技術(shù)突破,而且采用了接近工業(yè)生產(chǎn)的操作條件和氯化鐵等相對(duì)便宜的催化劑原料,。他表示,,對(duì)于該技術(shù)研究的工業(yè)化應(yīng)用,團(tuán)隊(duì)還是比較有信心的,,但同時(shí)又面臨諸多困難,,如原料氣純度要求、汽油品質(zhì)驗(yàn)證及產(chǎn)率進(jìn)一步提高等等,,如順利的話,,預(yù)計(jì)5年左右可完成工業(yè)化示范。
用化學(xué)反應(yīng)把二氧化碳直接回收為能源,,這無異于是將自然界耗費(fèi)億萬年的化石燃料生成過程在實(shí)驗(yàn)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(chǎn)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(huì)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(huì)造成更多二氧化碳從地下進(jìn)入大氣,。
而這一技術(shù)可以轉(zhuǎn)化的二氧化碳量級(jí)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(yīng)用于大量集中排放二氧化碳的工業(yè)設(shè)施,。
能源轉(zhuǎn)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(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所研究員?姜克雋表示二氧化碳分子因?yàn)樾再|(zhì)穩(wěn)定,,對(duì)其活化很難真正實(shí)現(xiàn)小的能源投入獲得大的能源產(chǎn)出。
對(duì)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(duì)較低。
但是,,在化學(xué)反應(yīng)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(rèn)為,如果投入工業(yè)化應(yīng)用,,考慮整個(gè)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(zhuǎn)化過程中的損耗,,從能源效率來講可能是不劃算的,。
zui后,經(jīng)濟(jì)上可行嗎?
二氧化碳制汽油要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用,,zui大的瓶頸還在其經(jīng)濟(jì)性差,。
葛慶杰指出,雖然反應(yīng)涉及到的催化劑,、工藝和設(shè)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(jīng)濟(jì)性及應(yīng)用推廣的一個(gè)關(guān)鍵因素。他認(rèn)為這個(gè)工藝適合某些特定的應(yīng)用場景,,比如氫氣廉價(jià),、二氧化碳富集的地方。
比如,,對(duì)于海上作業(yè)的應(yīng)用場景來說,,目前海上工業(yè)設(shè)備大規(guī)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(yán)重威脅海洋生物及海洋環(huán)境,。通過電解海水,,生成氫氣和氧氣,氧氣可以被運(yùn)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(guān)設(shè)備供給能源,形成更好的循環(huán),,同時(shí)還有利于海水的中性化,,改善海洋環(huán)境。
一些工業(yè)界人士則對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用不甚樂觀,。北京石油化工工程有限公司負(fù)責(zé)科研的工程技術(shù)人員告訴中外對(duì)話,,這項(xiàng)在實(shí)驗(yàn)室理論條件下可行的技術(shù),,如果投入工業(yè)化生產(chǎn),其生成的汽油成本是難以估算的,,可能數(shù)倍于目前的汽油,。
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