零碳航空業：捕獲二氧化碳轉化為航空燃料，鐵錳鉀廉價催化劑助力

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電動航空時代的實現還需要很長的時間，因為需要建立一個新的電動飛機機隊，而這需要電池儲存技術的巨大飛躍。與此同時，科學家們正在努力使我們現有的商用飛機更具可持續性，最好的辦法之一就是改變它們消耗的燃料。牛津大學和英國劍橋大學的研究人員想出了一種方法，使飛機從空氣中捕獲二氧化碳（CO2）並將其轉化為燃料。這種新方法將使世界能夠更快地減少飛行所帶來的碳足跡，可以更大規模地實際操作。

在實驗室裡，研究人員能夠利用廉價的鐵基催化劑捕獲氣態CO 2並將其直接轉化為噴氣飛機的燃料。不過，產生的液體燃料量仍然太少，不足以為飛機提供足夠的動力。如果能夠從空氣中捕獲足夠量的碳，以足夠高的效率轉化為燃料，理論上飛機就可以“碳中和”飛行。這種催化過程提供了一條有潛力的途徑，不僅可以減少二氧化碳排放，還可以生產可再生和可持續的噴氣燃料。回收二氧化碳作為燃料和高附加值化學品，為航空和石化行業提供了巨大的潛力。

通常，當化石燃料燃燒時，它們所含的碳氫化合物會轉化為二氧化碳和水，釋放能量。新的研發系統從本質上扭轉了這一自然過程。透過向系統中新增熱量，研究人員能夠將二氧化碳與從水中分離出來的氫結合，生產出的液體燃料可以在噴氣發動機中使用。關鍵是這一轉化過程的催化劑由鐵、錳和鉀組成，它們是豐富的地球元素，廉價易得。該催化劑還易於與氫相互作用，對多種噴氣燃料碳氫化合物顯示出高選擇性。

這一新研發系統不是第一個，也不會是最後一個將碳排放轉化為理想燃料的系統。在加拿大，科學家們一直在開發一個巨大的工業聯合體，就像森林裡的樹木那樣來捕獲二氧化碳，轉化為碳氫化合物燃料。不過，儘管一些研究表明，將大氣中的二氧化碳轉化為液體燃料是可能的，但要生產出足夠實際應用的燃料卻極具挑戰性，而且成本高昂。

新系統看起來很有希望，但是否實用仍具挑戰。對於新方法，褒貶不一。有些人對此充滿希望，而另一些人則認為“空中飛行”只是一種炒作，如此微薄的產量不能解決氣候危機，唯一可行的選擇就是少飛。去年，當歐洲一家公司宣佈正在研究一種從空氣中捕獲二氧化碳的方法，為未來的飛機提供動力時，批評人士指出，每天生產的燃料只能飛行5分鐘。擴大規模始終是一個挑戰，擴大規模時會有新的驚喜和煩惱。但從長遠的解決方案來看，迴圈碳經濟的理念肯定是未來的趨勢。

迴圈碳經濟的實現還很遙遠，氣候變化的危機已經迫在眉睫。歸根結底，這完全取決於我們能以多快的速度擴大這項有前途的技術。研究人員希望最終將他們的新系統連線到現有的碳排放地，比如燃煤發電廠，這需要繼續的化石燃料生產，而且確實很昂貴，即使它確實起作用，也可能對企業沒有吸引力。儘管如此，隨著氣候變化的加速和未來幾年航空業的增長，研究團隊認為二氧化碳的轉化和利用是“溫室氣體控制和可持續發展不可或缺的重要組成部分”，其他依賴植物的可持續生物燃料需要大量農田，不能同時解決排放問題。這就是實現航空業淨零碳排放路線的願景，未來全球零碳航空業的支點。讓我們拭目以待……

參考文獻：Transforming carbon dioxide into jet fuel using an organic combustion-synthesized Fe-Mn-K catalyst，Nature Communications，2020， volume 11，Article number： 6395。

責編：朱張航宇