科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇
电动航空时代的实现还需要很长的时间，因为需要创建一个新的电动飞机机队，而这需要电池存储技术的巨大飞跃。与此同时，科学家们正在努力使我们现有的商用飞机更具可持续性，最好的办法之一就是改变它们消耗的燃料。牛津大学和英国剑桥大学的研究人员想出了一种方法，使飞机从空气中捕获二氧化碳（CO2）并将其转化为燃料。这种新方法将使世界能够更快地减少飞行所带来的碳足迹，可以更大规模地实际操作。
在实验室里，研究人员能够利用廉价的铁基催化剂捕获气态CO 2并将其直接转化为喷气飞机的燃料。不过，产生的液体燃料量仍然太少，不足以为飞机提供足够的动力。如果能够从空气中捕获足够量的碳，以足够高的效率转化为燃料，理论上飞机就可以“碳中和”飞行。这种催化过程提供了一条有潜力的途径，不仅可以减少二氧化碳排放，还可以生产可再生和可持续的喷气燃料。回收二氧化碳作为燃料和高附加值化学品，为航空和石化行业提供了巨大的潜力。
通常，当化石燃料燃烧时，它们所含的碳氢化合物会转化为二氧化碳和水，释放能量。新的研发系统从本质上扭转了这一自然过程。通过向系统中添加热量，研究人员能够将二氧化碳与从水中分离出来的氢结合，生产出的液体燃料可以在喷气发动机中使用。关键是这一转化过程的催化剂由铁、锰和钾组成，它们是丰富的地球元素，廉价易得。该催化剂还易于与氢相互作用，对多种喷气燃料碳氢化合物显示出高选择性。
这一新研发系统不是第一个，也不会是最后一个将碳排放转化为理想燃料的系统。在加拿大，科学家们一直在开发一个巨大的工业联合体，就像森林里的树木那样来捕获二氧化碳，转化为碳氢化合物燃料。不过，尽管一些研究表明，将大气中的二氧化碳转化为液体燃料是可能的，但要生产出足够实际应用的燃料却极具挑战性，而且成本高昂。
新系统看起来很有希望，但是否实用仍具挑战。对于新方法，褒贬不一。有些人对此充满希望，而另一些人则认为“空中飞行”只是一种炒作，如此微薄的产量不能解决气候危机，唯一可行的选择就是少飞。去年，当欧洲一家公司宣布正在研究一种从空气中捕获二氧化碳的方法，为未来的飞机提供动力时，批评人士指出，每天生产的燃料只能飞行5分钟。扩大规模始终是一个挑战，扩大规模时会有新的惊喜和烦恼。但从长远的解决方案来看，循环碳经济的理念肯定是未来的趋势。
循环碳经济的实现还很遥远，气候变化的危机已经迫在眉睫。归根结底，这完全取决于我们能以多快的速度扩大这项有前途的技术。研究人员希望最终将他们的新系统连接到现有的碳排放地，比如燃煤发电厂，这需要继续的化石燃料生产，而且确实很昂贵，即使它确实起作用，也可能对企业没有吸引力。尽管如此，随着气候变化的加速和未来几年航空业的增长，研究团队认为二氧化碳的转化和利用是“温室气体控制和可持续发展不可或缺的重要组成部分”，其他依赖植物的可持续生物燃料需要大量农田，不能同时解决排放问题。这就是实现航空业净零碳排放路线的愿景，未来全球零碳航空业的支点。让我们拭目以待……
参考文献：Transforming carbon dioxide into jet fuel using an organic combustion-synthesized Fe-Mn-K catalyst，Nature Communications，2020， volume 11，Article number: 6395。
责编：朱张航宇
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