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廢氣利用 美空軍把二氧化碳變航空燃料

美國空軍的KC-135加油機,說不定以後加油機可以自己製造燃料,原料是空氣中的二氧化碳和水氣。


(綜合報導)有這麼一個主意:把引擎燃燒後的廢氣,經過加工之後再變成燃料,會不會覺得過於不可思議?這是美國空軍的一項計畫,利用二氧化碳的轉化技術,把廢氣變成燃料,這稱為「碳轉化」(carbon transformation)。
美國空軍(af.mil)報導,與碳捕獲與封存不同,碳轉化是將空氣中的二氧化碳,轉化為其他化學品,其中包括航空燃料。這是美國空軍作戰能源實驗室(Air Force Operational Energy)與碳轉化公司「12」所合作的一項試驗計劃,「12」公司聲稱,他們的專利技術「E-Jet」可以將二氧化碳轉化為的航空燃料。
專案在今年 8 月達到了一個重要的里程碑,「12」公司成功地把二氧化碳轉變成可加進航空發動機的燃料,證明了他們的專利可行,這也為航空業的碳中和目標,提供一種可行的方案。
對於空軍來說,這項創新技術除了環保的目以外,還有燃料自給自足的優點,假如燃料合成機可以隨時部署,這意味著在世界任何地方都能獲取合成燃料。尤其在最近的聯合兵棋推演和作戰演習,就凸顯了運輸、儲存和運送燃料是相當大的風險。在阿富汗戰爭最激烈的時候,燃料運送車隊是常被襲擊的目標,佔戰爭傷亡人數的30%以上。
「12」公司的聯合創始人兼首席執行官尼古拉斯·法蘭德斯 (Nicholas Flanders) 說:「航空業消耗的化石燃料很可觀,碳排放也驚人,我們的碳轉化技術可將航空業從石油供應鏈中解脫出來。我們感謝空軍的支持,他們一直是我們推動創新航空燃料的主要合作夥伴。」
這種聽起來像魔法的技術其實距今超過一百年了,它稱為「合成氣」(synthesis gas),最初的合成氣以一氧化碳和水為原料,化合成的一氧化碳與氫氣,也稱為「水煤氣」。這是由法國化學家保羅·薩巴捷(Paul Sabatier)發明的,他因此獲得1912年的諾貝爾化學獎。
到了1920年,德國化學家弗朗茲·費歇爾(Franz l Fischer)和漢斯·托羅普施(Hans Tropsch)以合成氣為原料,化合成更具利用度的烷類與醇類,稱為「費托合成」(Fischer–Tropsch process),他們的貢獻幫助德國在二戰時期的部分資源。
「12」公司利用的就是費托合成技術,他們製出石蠟煤油,可與原本的航空汽油相混合,最大混合比例為 50%,這意味著,航空汽油的消耗量是原先的一半。
該計劃的第一階段將在 2021 年底結束,空軍作戰能源辦公室對目前的成果相當滿意,下一階段將可擴大應用規模,使更多的飛機試用合成燃料。一來可減少對外國石油的依賴,再來具有減少碳排放的額外好處。
不過,該技術要完全商用化仍有許多未解決的問題,例如它的主要原料之一是水,因為需要氫氣,那麼水的來源就是個技術問題。對此,「12」公司認為,水也可以從空氣中捕獲,但數量顯然是有限的。
此外,根據等價交換的原則,該技術合成燃料,也必須耗費更多的能源,包括電力與加熱器,這些問題將是下一階段要克服的難題。


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