目前碳捕集与利用(CCU)技术对于减缓气候变化的贡献率难以超过1%，可谓杯水车薪。

中国科学家近期发表的一项把二氧化碳转化为汽油的新研究引起了广泛关注。中国科学院大连化学物理研究所葛庆杰、孙剑团队通过设计一种新型多功能复合催化剂，实现了高效率的二氧化碳加氢直接制取汽油。这一突破性研究于5月发表在《自然-通讯》杂志上。

之前已经有科学家试图用二氧化碳与氢分子试制汽油，但此前这一化学反应所得的烃类化合物中最多只有一半是汽油馏分烃，而此次研究设计的催化剂在接近工业生产的条件下将这一比例提高到78%。

研究团队成员葛庆杰告诉中外对话，研究团队不仅完成了技术突破，而且采用了接近工业生产的操作条件和氯化铁等相对便宜的催化剂原料。葛表示，对于该技术研究的工业化应用，团队还是比较有信心的，但同时又面临诸多困难，如原料气纯度要求、汽油品质验证及产率进一步提高等等，如顺利的话，预计五年左右可完成工业化示范。

用化学反应把二氧化碳直接回收为能源，这无异于是将自然界耗费亿万年的化石燃料生成过程在实验室里缩短到一瞬间。有这么好的事吗?

真的可以减碳吗?

从理论上看，该工艺以二氧化碳作为原料，产物是石油;石油燃烧，回到二氧化碳。过程本身是碳中和的，并不会直接减少全过程的二氧化碳排放。但是，相比开采化石能源，这一工艺生成的能源也不会造成更多二氧化碳从地下进入大气。

而这一技术可以转化的二氧化碳量级受制于二氧化碳的获得渠道。目前二氧化碳的捕集工艺还不能处理空气中低浓度二氧化碳。葛庆杰也表示，这一过程适合应用于大量集中排放二氧化碳的工业设施。

能源转换效率够高吗?

从热量投入角度来看，一般的二氧化碳活化需要吸收能量，国家发展和改革委员会能源研究所研究员姜克隽表示二氧化碳分子因为性质稳定，对其活化很难真正实现小的能源投入获得大的能源产出。

对此，葛庆杰解释说，二氧化碳加氢制汽油烃燃料是一放热过程，能耗相对较低。

但是，在化学反应开始之前，将原料气体加温加压到所需要的温度和压力，仍然是需要能量的，制氢本身更是大量耗能。姜克隽认为，如果投入工业化应用，考虑整个过程的能量输入，比如燃烧化石能源的电力供给，再加上能量在转化过程中的损耗，从能源效率来讲可能是不划算的。

经济上可行吗?

二氧化碳制汽油要实现工业化应用，最大的瓶颈还在其经济性差。

葛庆杰指出，虽然反应涉及到的催化剂、工艺和设备等都非常接近石油化工的目前配置，但是其原料氢气的成本及来源是限制该过程经济性及应用推广的一个关键因素。他认为这个工艺适合某些特定的应用场景，比如氢气廉价、二氧化碳富集的地方。

比如，对于海上作业的应用场景来说，目前海上工业设备大规模燃烧化石能源，排放出二氧化碳，溶解在海水里，造成海水酸化，严重威胁海洋生物及海洋环境。通过电解海水，生成氢气和氧气，氧气可以被运用到供给海下人员呼吸，而二氧化碳加氢可以生成液体燃料，为相关设备供给能源，形成更好的循环，同时还有利于海水的中性化，改善海洋环境。

一些工业界人士则对这一技术的应用不甚乐观。北京石油化工工程有限公司负责科研的工程技术人员告诉中外对话，这项在实验室理论条件下可行的技术，如果投入工业化生产，其生成的汽油成本是难以估算的，可能数倍于目前的汽油。

(以上内容来自FT中文网。)

延伸阅读

二氧化碳相关应用案例

二氧化碳做床垫?!

在德国Dormagen，科思创的新型泡沫原料厂生产出一种特殊的“聚醚多元醇”，其中有20%来自二氧化碳。二氧化碳先是变成多元醇，然后化合成为聚氨酯泡沫，进而制造各种塑料。有了这项技术，就可以减少化石原料的用量。二氧化碳制造出的聚氨酯材料，最终被装在床垫和家具上。未来，它还会用于轿车、跑鞋、冷链和临时住房。有趣的是，科思创透露，二氧化碳制成的超轻聚氨酯泡沫保温材料，已被用在环球航行的“阳光动力号”飞机上，为驾驶员座舱提供所需强度，并隔绝外界的极端温度。

长期以来，“从烟尘里获得化学产品”一直被认为是一种科学幻想，但科思创公司致力于通过“梦想制造”计划将幻想变为现实。

早在科思创公司还隶属于拜耳集团时，他们就开始了二氧化碳利用的研究并积累了一定的经验。经过成功的测试后，科思创公司于2014年在多马根投资了1500万欧元，建造了年产能5000吨的生产设备。所使用的二氧化碳是来自相邻化学公司的工业废料。

二氧化碳变乙醇

国外媒体报道，美国橡树岭国家实验室的科学家研制了一种嵌入钉状纳米碳的纳米铜颗粒的催化剂，这种催化剂能够在室温下直接把二氧化碳转化为乙醇。有趣的是，这是个偶然的意外发现。实验室最初是出于其他目的而展开研究的。

研究团队可以仅仅利用一种催化剂，把二氧化碳通过一个简单的步骤转变为乙醇。他们也没有料想到整个过程会如此简单，他们本以为该过程将涉及几个步骤和多种催化剂。

研究团队把钉状碳颗粒嵌入到微小的纳米级铜颗粒中，随后它们被安置在硅胶表面。当二氧化碳暴露于这种催化剂时，就会发生燃烧，从而把气体转化为液体形式。

而且，这种催化剂尺寸微小，这意味着整个过程不会发生副反应，能够产生高纯度的乙醇。此外，整个转化过程可以在室温下进行。

这一发现可应用于大规模的电池生产中，燃烧乙醇产生的二氧化碳可以再次转化为乙醇燃料。

二氧化碳+水=柴油

德国奥迪汽车公司新燃料实验室与德累斯顿的新能源企业Sunfire合作，成功开发出利用二氧化碳加水生产柴油的工艺，这一合成柴油新工艺有望在大气保护和资源利用方面开辟一个崭新的途径。

这个被称为“e柴油”项目的基本原理是利用电能转化成液态燃料(PtL)，原料是二氧化碳和水。其生产步骤非常简单：首先是将水在锅炉里蒸发，在800摄氏度高温下将水电解成氢和氧，这是普通的电解水技术，电解过程使用的电能是电网低峰时期富余的生态电能;第二步是将电解获取的氢和二氧化碳在高温高压下进行合成反应，生成长链的液体碳氢化合物，这种被称为“Blue Crude”的碳氢化合物具有70%的能源转化效率，不亚于化石燃料的能源转化效率，而且不含硫和芳烃杂物，具有十六烷值(表示柴油在柴油机中燃烧时的自燃性指标)高、燃点低等特点。

在德累斯顿的项目实验室里，利用这项新工艺每天可制成160升的合成柴油，虽然目前的产量还非常小，但如果能够实现工业化生产，未来的应用前景不可估量。项目负责人曼高德称，奥迪的“e燃料”对电动汽车将是一个重要的补充，利用二氧化碳作为燃料不仅对汽车工业是一个创新，而且还可以应用于其他领域。