“加滿”，如今已經(jīng)成為有車一族的奢望，在加油站喊出這句話，就是最大的“凡爾賽”，不過本月4日的一則消息，卻讓很多人重新看到了希望，它的主角就是“二氧化碳制取汽油項目”。
據(jù)中國日報報道，中科院大連化物所物理所以及廣東珠海一家能源公司合作的項目，已經(jīng)實現(xiàn)了年產(chǎn)能千萬噸。這一項目采用二氧化碳+氫制備汽油，生產(chǎn)出了符合國家標準的汽油，還在山東鄒城順利試開。
沒錯，二氧化碳此前也以這般驚世駭俗的姿態(tài)上過新聞，不過它們合成的是淀粉。用二氧化碳合成淀粉和汽油，在人類歷史上都是首次，它們真的能改變世界嗎？就“合成淀粉”來看，商業(yè)化的道路還很漫長，目前還只能停留在實驗室階段。
但“合成汽油”與“合成淀粉”還是不同的，中科院公布的信息中明確表示，它已經(jīng)實現(xiàn)了年產(chǎn)千萬噸的量產(chǎn)。換而言之，“合成汽油”已經(jīng)走出了實驗室，大規(guī)模推廣也并非不可能。那么，這項技術(shù)的具體細節(jié)是什么呢？它距離真正的大規(guī)模商用還有多久？
其實，對“二氧化碳”上心的并非只有中國科學家，日本和歐美的團隊都有不少自己的陳果。
日本和美國早就開始了“二氧化碳汽油”
準確地說，折騰二氧化碳最早的應當是日本科學家，德島工業(yè)技術(shù)中心的研究員山崎，早在2002年就提出了自己的思路。
碳、氧和氫元素是汽油中重要的組成部分，其主要是C5到C12烴類物質(zhì)組成的混合物，此外還含有少量的硫等其他的化合物。山崎的想法十分簡單，那就是將二氧化碳作為主要原料，以鹽酸作為氫源，在鐵的催化作用下制備烴類物質(zhì)。
他公布的反應條件為300攝氏度的高溫，以及100Mpa的壓強，鐵作為催化劑使得二氧化碳與鹽酸反應。不過，山崎在多次試驗后并未成功制備出烷烴類物質(zhì)，他只得到了簡單的甲烷、乙烷、以及丙烷和丁烷等簡單的化合物。
雖然這幾種簡單的烷類物質(zhì)的確與汽油有關(guān)，但它與組成汽油的烷烴還是存在巨大差異的。而且，山崎的實驗成本很高，要想推廣可謂是天方夜譚。但5年之后，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的兩位科學家，卻提出了全新的思路。
第一，利用濃碳酸鉀溶液將空氣中的二氧化碳吸收；
第二，用電解法將溶液中的二氧化碳析出，同時將水電解為氫氣與氧氣；
第三，將二氧化碳與氫氣合成更為高級的化合物。
就這種思路而言，的確是相當綠色環(huán)保的，日本和美國也投入了不少精力去研發(fā)。到了2016年的時候，喬治·歐拉團隊將這一思路付諸現(xiàn)實，并且榮獲了諾貝爾化學獎。
催化劑成為重中之重
二氧化碳是一種非常穩(wěn)定的化合物，對于這種不活潑的物質(zhì)，尋找催化劑無疑是重中之重，在歐拉·喬治團隊之前，日本的山崎通過二氧化碳與氫源進行反應，制備出了甲烷等結(jié)構(gòu)簡單的物質(zhì)，從打開了許多科學家的思路。
而美國的兩位科學家，又以全新的思路解決了氫源純度的問題，氫氣畢竟要比鹽酸更為合適。
由此催化劑就成為了大家的焦點所在，而喬治團隊將“二氧化碳變汽油推進了一大步”。
他們采用了催化劑用，成功地將二氧化碳反應成了甲醇燃料，轉(zhuǎn)化率達到了驚人的79%。也就是說，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的思路是可行的，將二氧化碳反應為復雜化合物甚至汽油并非天方夜譚。喬治團隊正是憑此成果，榮獲了諾貝爾化學獎。
歐美和日本的團隊不斷地進行試驗，希望能夠提高生成物的純度，以此達到大規(guī)模商用的目的。
不過，這一問題始終困擾著外國團隊，因此“二氧化碳制備汽油”也只能待在實驗室中，這也是為什么，美日等國不斷地發(fā)布相關(guān)的消息，卻從未安置工業(yè)化設備進行投產(chǎn)。
而2017年，大連物化所與北京靈神星能源科技有限公司正式簽約，這算是該工藝邁向商業(yè)的第一步。該團隊使用了新型的Na-Fe3O4/HZSM-5多功能復合催化劑，其催化效果達到了驚人的進步。
首先，二氧化碳會在四氧化三鐵上被還原為一氧化碳，然后它再由碳化鐵轉(zhuǎn)化為阿爾法-烯烴。烯烴進入到酸性位置之后生成汽油的各種組成物質(zhì)，最后再進行反應就能變成人工汽油了，這種方法極大地提高了反應效率。
不過，將二氧化碳制備成為汽油到底能不能大規(guī)模量產(chǎn)，目前只能說我國邁出了一大步。
人工汽油邁出量產(chǎn)第一步
雖然大連物化所與珠海的公司進行合作，而且還實現(xiàn)了年產(chǎn)量過千萬噸，但距離真正的商業(yè)化還有很大的距離。
按照當下的工藝，二氧化碳的分離成本、催化劑的成本以及氫氣制備的成本，都是商用化考量的第一指標。畢竟，如果人工汽油生產(chǎn)出來成本過高，想要大規(guī)模推廣根本是不可能的。
以標準化工藝的理想情況去計算，各項成本加在一起，一噸人工汽油的出廠價就超過8000元，而這遠遠大于傳統(tǒng)煉油廠生產(chǎn)出來的汽油。即便是油價持續(xù)上漲，也沒有達到如此高的價格，這顯然是很難讓大眾消費者接受的。
而且，鎘在混合催化劑中起到的作用也十分重要，它是整個工藝的核心所在。而這種金屬在自然界十分稀有，想要實現(xiàn)大規(guī)模運用難比登天，除非我們能找到替代物或者是實現(xiàn)人工合成。但就目前來看，世界上還沒有任何機構(gòu)擁有這樣的能力。
由此來看，大連物化所取得的成就并非“劃時代”，它是站在日本和美國科學家的基礎之上的。我們目前最大的優(yōu)勢就是實現(xiàn)了初步量產(chǎn)，而真正商業(yè)化還面臨很大的挑戰(zhàn)，成本和催化劑都是大問題。
“95加滿”，要想靠人工汽油來實現(xiàn)還不現(xiàn)實，傳統(tǒng)煉油仍舊是世界能源的主力，不過科技總是日新月異的，基本的原理掌握之后，商業(yè)化的瓶頸得到突破只是時間問題，如果這項技術(shù)真的成熟發(fā)展的話，那對人類的貢獻是不可估量的