废气再利用 美国空军把二氧化碳变成航空燃料

美国空军的KC-135加油机，说不定以后加油机可以自己制造燃料，原料是空气中的二氧化碳和水气。 (图/美国空军)

有这么一个主意：把引擎燃烧后的废气，经过加工之后再变成燃料，会不会觉得过于不可思议？这是美国空军的一项计画，利用二氧化碳的转化技术，把废气变成燃料，这称为「碳转化」(carbon transformation)。

美国空军(af.mil)报导，与碳捕获与封存不同，碳转化是将空气中的二氧化碳，转化为其他化学品，其中包括航空燃料。这是美国空军作战能源实验室(Air Force Operational Energy)与碳转化公司「12」所合作的一项试验计划，「12」公司声称，他们的专利技术「E-Jet」可以将二氧化碳转化为的航空燃料。

专案在今年 8 月达到了一个重要的里程碑，「12」公司成功地把二氧化碳转变成可加进航空发动机的燃料，证明了他们的专利可行，这也为航空业的碳中和目标，提供一种可行的方案。

对于空军来说，这项创新技术除了环保的目以外，还有燃料自给自足的优点，假如燃料合成机可以随时部署，这意味着在世界任何地方都能获取合成燃料。尤其在最近的联合兵棋推演和作战演习，就凸显了运输、储存和运送燃料是相当大的风险。在阿富汗战争最激烈的时候，燃料运送车队是常被袭击的目标，占战争伤亡人数的30%以上。

「12」公司的联合创始人兼首席执行官尼古拉斯·法兰德斯 (Nicholas Flanders) 说：「航空业消耗的化石燃料很可观，碳排放也惊人，我们的碳转化技术可将航空业从石油供应链中解脱出来。我们感谢空军的支持，他们一直是我们推动创新航空燃料的主要合作伙伴。」

这种听起来像魔法的技术其实距今超过一百年了，它称为「合成气」(synthesis gas)，最初的合成气以一氧化碳和水为原料，化合成的一氧化碳与氢气，也称为「水煤气」。这是由法国化学家保罗·萨巴捷(Paul Sabatier)发明的，他因此获得1912年的诺贝尔化学奖。

到了1920年，德国化学家弗朗兹·费歇尔(Franz l Fischer)和汉斯·托罗普施(Hans Tropsch)以合成气为原料，化合成更具利用度的烷类与醇类，称为「费托合成」(Fischer–Tropsch process)，他们的贡献帮助德国在二战时期的部分资源。

「12」公司利用的就是费托合成技术，他们制出石蜡煤油，可与原本的航空汽油相混合，最大混合比例为 50%，这意味着，航空汽油的消耗量是原先的一半。

该计划的第一阶段将在 2021 年底结束，空军作战能源办公室对目前的成果相当满意，下一阶段将可扩大应用规模，使更多的飞机试用合成燃料。一来可减少对外国石油的依赖，再来具有减少碳排放的额外好处。

不过，该技术要完全商用化仍有许多未解决的问题，例如它的主要原料之一是水，因为需要氢气，那么水的来源就是个技术问题。对此，「12」公司认为，水也可以从空气中捕获，但数量显然是有限的。

此外，根据等价交换的原则，该技术合成燃料，也必须耗费更多的能源，包括电力与加热器，这些问题将是下一阶段要克服的难题。