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利用空气和太阳生产可持续飞机燃料的未来

航运和航空加起来占人为二氧化碳总量的8%左右2排放。瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种屋顶炼油厂,可以将阳光和空气转化为燃料。其目标是为交通运输生产碳中性燃料,重点是航空,因为这是最难脱碳的行业之一。

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图片来源:petrmalinak/Shutterstock.com

巴黎气候协定和格拉斯哥COP26

2015年《巴黎气候协定》由196个缔约方通过,是一项具有法律约束力的国际条约,旨在应对气候变化。

该协议的一个关键部分是将全球气温上升限制在工业化前水平2ºC以下,最好是1.5ºC。

2021年在格拉斯哥举行的COP26是巴黎会议的后续行动,目的是审查进展情况,提出新的协议,并确保到2050年实现全球净零的协议。

苏黎世联邦理工学院等研究人员正在努力开发新技术,试图提供包括航空燃料在内的实现净零的解决方案。

尽管活动人士多次要求削减补贴和免税(2021驯服航空联盟),而且由于COVID-19大流行,航班数量短暂中断,但旅游和国内航班的发展没有放缓的迹象。

由于航空旅行每公里产生的二氧化碳比任何其他形式的交通工具都多,苏黎世联邦理工学院决定建立一个航空燃料精炼厂。研究人员认为,这项技术没有理由不能得到少数富有的飞行常客的资助,他们对飞行产生的高排放负有责任。

阳光和空气化学过程

新工艺直接从空气中提取水和二氧化碳,利用太阳能将其转化为一氧化碳和氢气,然后将其制成燃料。

水和二氧化碳是用一种胺功能化吸附剂从Climeworks公司捕获的。Climeworks公司是由两位工程师于2009年创立的,是苏黎世联邦理工学院的子公司。然后这些气体被送入两个太阳能反应堆中的一个。

第一个反应堆热还原氧化还原材料和氧化铈,氧作为副产物。产生的合成气再与二氧化碳和水氧化,生成一氧化碳和氢气。

第二个反应堆接收集中的阳光,因此两个反应堆同时运行,一个产生太阳能,另一个进行水和二氧化碳的氧化。

最后一个阶段将氢气和一氧化碳的合成气混合物转化为甲醇,在阳光明媚的日子里,每天的速度约为50毫升。这种合成气混合物还可以用来制造其他燃料,如煤油。

扩大可持续的飞机燃料工厂

碳中性燃料,如甲醇或煤油和其他碳氢化合物燃料对航空的未来至关重要,如果航空旅行变得可持续的话。

实现可持续的航空发展需要商业化、大规模的技术和投资。沙漠位置是理想的,因为太阳能资源的可用性和可用的土地。

碳氢化合物燃料也比生物燃料对地球和人类更好,因为与许多生物燃料不同,它们不与生产粮食或管理牲畜所需的耕地竞争。

为了扩大规模并满足2019年全球航空燃料4140亿升的需求,生产工厂将需要4.5万公里2相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%。

研究人员在《自然》杂志上写道:“....将这种太阳能燃料推向市场将需要大量的流程优化和升级,这应该得到政策计划的支持,使市场能够以商业规模引入.”

该技术已经成熟到可以用于工业应用,每升成本为1.2至2欧元。由于太阳能发电厂安装的初始安装成本,第一代燃料的成本昂贵,但苏黎世联邦理工学院呼吁欧盟采用欧洲技术特定的航空燃料配额制度。

这将要求航空公司购买一定数量的太阳能燃料。目前的排放交易和抵消支持工具目前并不能鼓励对太阳能可持续燃料的市场需求。

苏黎世联邦理工学院的研究人员称,这样的配额制度几乎不会影响飞行成本,但会促进生产设施的扩大,从而进一步发展和降低成本。

还有其他几家公司也在利用空气和阳光制造航空燃料,其中大多数公司一开始都是小规模经营,目的是测试技术,并获得市场支持和投资。

dimension Energy就是这样一家公司,该公司一直在亚利桑那州试点一个项目,但计划扩大规模,为飞往夏威夷的航班提供燃料。夏威夷官员已同意在2045年前加快转向可再生能源的政策。

夏威夷正在为19家企业提供资金支持,维度能源是其中之一,这是其元素加速器计划的一部分。该非营利模式于2009年启动,为参与气候技术开发的公司提供每家高达25万美元的培训和资金,教他们如何扩大和发展业务。迄今为止,Elemental Excelerator已向寻求可持续技术的公司奖励了4930万美元。

其他地方也有类似的地方性举措和财政支持计划,但只有大规模扩大规模,才能真正对解决航空排放问题产生重大影响。

参考资料及进一步阅读

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2015年巴黎气候协定(pdf)联合国气候变化框架公约》在线(12.02.2021访问)https://unfccc.int/sites/default/files/english_paris_agreement.pdf

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25万人告诉欧盟停止航空补贴、税收减免、夜航(2014年30月11日)交通与环境在线(12.02.2021访问)https://www.transportenvironment.org/discover/250000-tell-eu-end-airline-subsidies-tax-breaks-night-flights/

小型炼油厂从阳光和空气中提取航空燃料(11.09.2021)一个在Chemistryworld在线(12.06.2021)https://www.chemistryworld.com/news/jet-fuel-from-sunlight-and-air-could-decarbonise-the-aviation-industry/4014727.article

研究人员利用稀薄空气和阳光创造燃料(11.03.2021)Massey。N在标准晚报在线(11.06.2021)https://www.standard.co.uk/news/uk/scientists-aviation-nature-writing-switzerland-b964194.html

新时代能源挑战(2021元素Excelerator在线(12.06.2021)https://elementalexcelerator.com

该公司从水、阳光和二氧化碳(10.05.2021)中生产航空燃料CiviliBeat在线(12.06.2021)https://www.civilbeat.org/2021/10/this-company-makes-jet-fuel-from-water-sunlight-and-co2/

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乔吉Lyng

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乔吉Lyng

乔吉·林,自由撰稿人,对环境问题有浓厚兴趣,关注可持续技术、气候变化科学、改善生物多样性和保护自然生态系统。Georgie于2016年完成了开放大学环境研究学士学位,喜欢研究环境问题,并撰写有关行业最新科学发展和可持续解决方案,以帮助保护环境。

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  • 美国心理学协会

    Lyng,乔吉。(2022年2月23日)。利用空气和太阳生产可持续飞机燃料的未来。AZoCleantech。检索于2022年9月15日,来自//www.polystomper.com/article.aspx?ArticleID=1451。

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    Lyng,乔吉。“利用空气和太阳生产可持续飞机燃料的未来”。AZoCleantech.2022年9月15日。< //www.polystomper.com/article.aspx?ArticleID=1451 >。

  • 芝加哥

    Lyng,乔吉。“利用空气和太阳生产可持续飞机燃料的未来”。AZoCleantech。//www.polystomper.com/article.aspx?ArticleID=1451。(2022年9月15日访问)。

  • 哈佛大学

    乔治·林,2022年。利用空气和太阳生产可持续飞机燃料的未来.AZoCleantech,查看2022年9月15日,//www.polystomper.com/article.aspx?ArticleID=1451。

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