“水變油”在今天已經不再是偽科學了,利用二氧化碳和水通過人工合成為燃油已經成為了現實。但是德國在“水變油”的技術上又做出了實質性的突破,他們開發出一種低成本且高效的“藍色燃油”。
利用二氧化碳和水人工合成燃油并非新鮮事,但如何做到高效率、低成本是難點。德國一家公司在這方面取得了實質性進展,開發出一種“藍色燃油”。德國教研部長萬卡21日還象征性地給她的奧迪公車加了5升新技術合成的燃油。
這種所謂“藍色燃油”是德國德累斯頓太陽火公司用二氧化碳、水蒸氣和清潔能源合成的。該公司從2012年起開發人工合成燃油技術,幾周前這一合成技術的實用演示裝置已在德累斯頓正式運轉,他們希望能于2016年實現商業化生產。

該公司首席技術執行官克里斯蒂安•馮•奧爾斯豪森介紹說,這種制造工藝主要分為三步:電解水蒸氣生成氫氣;將二氧化碳轉換為一氧化碳;用“費托合成法”將一氧化碳和氫氣合成碳氫化合物,從而制出柴油等燃油。“費托合成法”是以合成氣為原料在催化劑和適當反應條件下合成液態烴的工藝過程。
該公司合成燃油核心技術在于第一步,即用一種特殊的高溫固體氧化物電解電池(SOEC)技術高溫電解水蒸氣制氫。該公司稱其SOEC技術的熱氫轉化效率已能達到約90%,這也是這套設備能顯著降低制氫乃至合成燃油成本的關鍵。
德國教研部的新聞公報說,這種合成的“藍色燃油”不含硫和芳烴化合物,因而更環保,而且燃燒性能與普通柴油一樣高。這一創新使合成燃油有可能在不久的將來取代化石燃料。
雖然汽車發動機使用這種合成燃油也會排放二氧化碳,但該公司稱,算上合成燃油時消耗的二氧化碳,這種工藝與使用化石燃料相比能減排二氧化碳85%。斯圖加特大學研究人員說,初步測試結果證明這一工藝的確能明顯減少二氧化碳排放。
專家預計這種合成燃油將來的生產成本可達每升1至1.5歐元,加上可以享受稅收優惠,因而也可以有較好的市場前景。
德國公司研發的“水變油”機器
代替礦物燃料的使用顯然不是一夜之間就能完成的,太多的現有基礎設施和技術都是基于煤和石油,全部替換會花費大量時間和金錢。
然而,合成燃料就是最佳的過渡期選擇,尤其是像Sunfire GmbH所實現的,生產合成燃料的過程也清潔無污染的話。這家清潔技術公司研發了一個前所未有的設備,通過其“Power-to-Liquid”技術,將水和二氧化碳轉化為液烴——合成汽油、柴油和煤油。
這項技術基于1925年誕生的費托合成(Fischer-Tropsch process),并與固體氧化物電解電池(SOECs)技術相結合。固體氧化物電解電池技術將由風、太陽能等可再生能源產生的電能轉化為蒸汽,再分離出氧氣,生產氫氣。
接下來,氫氣將與從大氣中、沼氣設施里或通過廢氣處理裝置收集而來的二氧化碳發生反應,變為一氧化碳。生產的氫氣和一氧化碳再通過費托合成,變為高純度燃料。這個過程中產生的多余熱量會用來產生更多蒸汽,從而保證效率。據Sunfire聲稱,效率高達70%。
這臺機器目前還處于展示和證明可行性的階段,二氧化碳循環能力目前約為每天3.2噸,每日可生產一桶燃料。機器的設計和建造費用達到七位數。
“它讓我們得以證明工業規模上的技術可行性,”Sunfire的首席技術官Christian von Olshausen說道:“現在還只能做到在某種程度上調控化石燃料的使用,但這能得到投資者們的充分信賴。一旦大規模投入使用,我們就能著手逐步實現用可再生能源全部替代化石燃料。”
“水變油”從偽科學到實現
水變油技術是一個備受爭議的技術,同時也是一種并不科學的講法,多數情況下只是坊間俚語的一種稱謂。在技術上,水變油是可行的,而且已經發展到可以工業化生產的程度。該技術現在的缺點主要是成本依然很高,實際生產出的燃料產品在價格上依然沒有什么競爭力。該技術是結合生物工程學、化學等多門學科的復合型新技術。
一、生物培養法制取可燃燃料技術
這種技術就是我們通常所說的“水變油技術”。其原理是:通過在水中有目的的養殖藻類作物,利用藻類的光合作用獲得碳氫化合物或者碳氫氧化合物,然后通過其他方法制取相應的可燃燃料。
藻類作物產品主要有兩種途徑用以制取可燃燃料。方法一是從經過處理的藻類產品中提煉中間產品,繼而通過化學合成的方法制取合成汽油。方法二是對藻類產品進行發酵,提煉后直接獲得醇類燃料產品——如甲醇、乙醇等產品。方法一和方法二也可以結合使用。
由于藻類作物生長時需要消耗大量的氮磷等元素,因此該技術尤其適合與城市污水廠整合,用于處理生活污水,如能控制好成本問題,將擁有良好的發展前景。
二、“水+二氧化碳+陽光”合成
美國賓西法尼亞州立大學教授克雷格.格蘭姆斯的“水變油”實驗:賓西法尼亞大學操場內,上演了一幕讓人瞠目結舌的奇跡。研究者將二氧化碳和水蒸氣裝入一種納米試管中,在光的作用下,開始發生化學反應,轉化成俗稱“天然氣”的甲烷。
水能變成油嗎?只要有中學水平的科學常識的人都可以回答:不可能。因為水是氫和氧組成的,而油則是由碳和氫組成的。水能燃燒嗎?不能。因為水和二氧化碳是煤和石油產品燃燒后的終極產物,所以水和二氧化碳是最好的滅火物質。