前段时间,中国科学院天津工业生物技术研究所在实验室里首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成。中科院天津工业生物团队首次将二氧化碳合成淀粉的路线打通,整个路线需要经历11个步骤:分别是:将二氧化碳合成甲醇,将甲醇合成甲醛,将甲醛合成二羟基丙酮,再进一步合成磷酸二羟丙酮,后续的步骤为3-磷酸甘油醛、5原子氧环、葡萄糖骨架,最后聚合成淀粉。

在不久的将来,通过空气中的二氧化碳合成淀粉,将会对全人类的生存和发展都将带来质的飞跃,或将成为改变人类探索世界方式的关键技术。

从二氧化碳合成淀粉的11个步骤来看,虽然最后得到了淀粉,但用合成气制甲醇成为了关键环节,无独有偶,就在年11月初,瑞士苏黎世联邦理工学院的工程师们展示了一项碳中和技术,他们的装置从大气中捕获二氧化碳和水,并使用太阳能,将其转化为合成气,然后再将合成气转化为燃料油,最后变成了推动汽车运动的关键燃料。

以后喝西北风也能开车了!

具体是如何实现的?

第一步,将从搜集的空气中进行碳捕捉,通过特殊的吸附材料和气体压缩循环过程,从空气中分离出二氧化碳和水。这个装置的结构有点像是空调和空气净化器的结合体,每天能够从空气中提炼出大概8公斤的二氧化碳和30公斤的水。

并且,这套装置在10年前就研发出来,并开始商业化地提供碳捕捉产品。

第二步,利用太阳能提供电力,发生氧化还原反应,将第一步搜集得到的二氧化碳和水,变成氢气和一氧化碳的混合物,这就是煤制烯烃生产过程中的合成气主要组分。主要过程是通过稀土金属铈作为催化剂的陶瓷盒子,在-1℃的温度下,将二氧化碳和水按一定比例进入,就可以通过热化学反应产出氢气和一氧化碳。

第三步,把一氧化碳和氢气,通过相关催化剂合成甲醇,甲醇作为汽油的主要组分,可以作为汽车燃料使用。到这一步,就已经实现了通过空气变成甲醇的全过程。

看到,虽然这3个步骤相对简单,并且这三个步骤的主要反应逻辑,跟目前煤制烯烃(CTO)本质类似,但是关键不同在于,在这三个步骤过程中,并未有明显的二氧化碳产生和排除。

首先,第一个步骤过程中,是消耗空气中的二氧化碳,对环境产生积极的效果。其次,在第二个步骤中,利用的是太阳能凹面镜聚焦提供能量,专业术语为“热化学反应”,并且这一技术十分成熟,这也是瑞士苏黎世联邦理工学院采用空气制燃油的关键核心,化学反应与太阳能联合作用的成果。最后,利用合成气制甲醇,在小型反应过程中产出的二氧化碳量极低,并且此过程多依靠催化剂的作用,并无明显外力。

所以,利用空气产生车用甲醇,整个过程相对环保且低碳。

目前此项技术仅作为实验室阶段,根据瑞士苏黎世联邦理工学院测算的结果,用此步骤生产的甲醇达到元/升,要明显高于目前传统汽油燃料。但是,认为,如果在此过程中,通过技术优化带来的效率提升,以及相关高效催化剂的出现,将会很大程度上降低甲醇的生产成本,通过瑞士苏黎世联邦学院反馈,有信心将甲醇成本降低至7元/升前后,这样就能够达成商业化运行的条件,从而助力全球燃油汽车行业的低碳化运行。

可以设想一下,如果此项技术商业化运行后,以后的汽车可以实现持续运行,不再担心油耗问题。但问题是,西北风可以做淀粉,可以做汽车燃料,未来还有可能会做成对人类更有用的东西,估计以后的西北风将会更加紧缺,为了应对未来的涨价,抓紧现在“多喝两口”!



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