二氧化碳变燃料？

高育红

研究人员正在开发一种技术：回收大气中的二氧化碳。他们利用二氧化碳的碳原子合成碳氢化合物，也就是我们熟知的烃。这些烃可以用作汽车燃料，还可以替代原油成为制造塑料和其他材料的原材料。这种变废为宝的举措将有可能为缓解能源危机带来一线希望。

想法很简单，分两步走。第一步：从二氧化碳分子中移走一个氧原子，得到一氧化碳。第二步，将一氧化碳与氢气混合，在催化剂的作用下，得到液态烃燃料。后一步反应被称为费一托法，发明于20世纪20年代，技术已经非常成熟。早在第二次世界大战时期，当原油供应紧张时，德国人曾经利用这种方法制造汽油。

困难在于第一步反应，如何才能既省钱又高效地从二氧化碳中获取一氧化碳。最简单的途径是在2400摄氏度高温下加热二氧化碳。在这个温度下，二氧化碳自动裂解成一氧化碳和氧气。问题是用什么方法来达到这个反应所需的高温。

显然，太阳能是最佳选择。目前，研究人员已经建成了一个小规模的原型反应器，看其能否利用太阳能从二氧化碳中获取一氧化碳。这个反应器包括两个装置：一个是抛物面镜，用于聚焦太阳光；一个是反应室，用于吸收太阳能，并产生一氧化碳。

具体来说，将反应室安装在抛物面镜的上方，使它的进光口对准抛物面镜的焦点。焦点上的太阳光通过进光口照射在反应室的陶瓷棒上，陶瓷棒吸收太阳能。加热注入反应室的二氧化碳，使二氧化碳的温度上升到2400摄氏度，将其分解为一氧化碳和氧气。

不过，这个反应器存在一个缺陷。操作温度过高会损失大量热能，这样就会降低能源利用率。尽管太阳能是免费的，但是建造和维护这些设备是昂贵的。所以，如果想降低成本，就需要提高反应效率。研究人员设想将该反应器与发电设备联合使用。这样，发电设备能够利用反应器散发的热能发电，提高太阳能的利用率。

研究人员又开发了一种新式反应系统，这个系统的操作温度稍低，它也有一个用于聚焦太阳光的抛物面镜。不同的是，反应室有两个凹槽，由14个钴铁氧陶瓷环吸收太阳能，这种陶瓷在加热时能够释放氧原子，但是不会破坏它的完整性。

聚焦的太阳光透过窗户照射在反应室的一个凹槽(这个凹槽温度较高)上，加热凹槽里的陶瓷环，使陶瓷环的温度上升到1500摄氏度。此时，陶瓷释放氧原子，随着环的旋转，环上加热的部分移到反应室的另一个凹槽(这个凹槽温度较低)。在这里，起初加热部分的温度降低到1100摄氏度。在这个温度下，脱氧的陶瓷能够从注入的二氧化碳气体中夺取一个氧原子，这样就得到了一氧化碳。环继续旋转，刚刚被氧化的陶瓷又回到温度较高的凹槽，再次被加热至1500摄氏度。如此周而复始。

在这个反应系统里两个温度非常关键。陶瓷要被加热到合适的温度才能释放氧原子，又需要降低到合适的温度才能与二氧化碳反应。为了保证产生合适的温度，相邻的陶瓷环向着相反的方向旋转。也就是说，每个陶瓷环被加热的部分在向温度较低的凹槽旋转时，相邻的陶瓷环会帮助它降低温度。

这个反应系统最初是为了制氢而研制的。制氢时在温度较低的凹槽里注入的是水蒸气而不是二氧化碳。研究人员称，裂解二氧化碳时的太阳能利用率要高于制氢。他们估算，这个反应系统每个小时能够产生100升的一氧化碳。

随着原油和天然气越来越昂贵，越来越稀缺，投资人员正在积极寻找可以替代原油的新型原材料。如果这项利用二氧化碳合成燃料的技术成熟，并且价格上占据竞争优势，那么二氧化碳将不再从汽车排气管排出，也不再从发电站烟囱里喷出，而是源源不断地输入到反应器里产生一氧化碳。然后，一氧化碳再被加工成烃燃料，用于生产塑料或其他产品。到那时，二氧化碳不但能为自己挽回面子，它的恶名也将得到“平反”。