文|老史
編輯|老史
瑞士這個歐洲小國,憑藉著縱橫捭闔之術一直在歐洲混得風生水起,很多自媒體把瑞士吹上了天。給國人最大的映像就是瑞士銀行可以合法外國人的錢以外,還有超高的福利,讓無數還在內卷的人心生嚮往。
但他們卻忽略了小國瑞士能夠在大國之間混的是遊刃有餘,原因之一是瑞士有著一批繼承了日耳曼人的科學技術和幹架本事的日耳曼科學家們。
而最近這批科學家們搞事了,在知名科學期刊《自然》發表了蘇黎世聯邦理工學院的研究成果“空氣燃料”,是的,你沒聽錯,在空氣中提取燃料。
這是什麼黑科技技術?難不成全球變暖將是個笑話?這個黑技術難不成還能有望終結能源危機?
空氣竟然能提取燃料?
空氣提取燃料聽起來似乎像是某個民科的科學家說男人也能生娃一樣扯,而事實是他們真的做成了。
這項技術看起來字面意思像極了憑空造物,但還真有這麼點意思。
根據 《自然》雜誌上的相關描述,就是利用陽光和空氣直接生產液態烴或甲醇燃料。前者是石油的主要成分,而甲醇其實一直被作為化石燃料的替代品。
但重點不在這,這套技術利用空氣中的二氧化碳和水蒸氣利用一套看起來像極了雷達的儀器,利用光催化形成了一氧化碳和氫氣,在一定的催化技術下形成了液態烴或甲醇,但重點也不在這。
而是在7小時內生產了 32 毫升純的甲醇,根據相關資料顯示耗能相當於一盞9w的日光燈照明15小時消耗的電量,意味著這項技術耗能極低。剩下的就是如何批次生產裝置,只要製造裝置的成本足夠低,全球變暖真的可能成為一個笑話。
空氣燃料技術到底是什麼?
說恐怖點,空氣燃料技術取得的成績不亞於我國人工合成澱粉技術,因為這項技術足以改變人類的命運。
根據論文相關內容介紹,該裝置能在光照環境下工作7小時,在這期間會連續發生17次氧化還原反應,收穫 96.2 升合成氣體,而這些合成氣在裝置中進行6次迴圈轉化後加工成甲醇,最終計算摩爾轉化率為 85%。
這樣對比一下,石油的形成速度實在太慢!
石油是由史前生物和藻類的屍體經過漫長的壓縮和加熱後逐漸形成的,按照百度百科介紹,石油的形成周期至少需要200萬年,如今被人類提速到只要7個小時。
這意味著什麼?人類可以徹底擺脫能源危機,而二氧化碳也可以被重複使用。
開發這項技術的蘇黎世聯邦理工大學和提供實驗裝置的克萊姆工程股份公司是直接從空氣中捕捉二氧化碳和水分子,並且在95度的環境和0.1-0.3個保準大氣壓下進行工作,每個迴圈週期在3個小時。
每43分鐘捕捉的空氣高達2000立方米,每5.5次 迴圈可從空氣中提取8 kg純度為 98%的二氧化碳,和 20-40 kg的水。
這意味著二氧化碳將會變廢為寶,成為一種商品,而現有的所以降低碳排放的裝置將會成為阻礙發展的一種方式,因為抽取空氣中的二氧化碳和水就能達到 85%摩爾轉化率。
二氧化碳平均約佔大氣體積的400ppm左右,也就是說只有0.04%,二氧化碳最高的地區也不過415ppm。
如果直接將火電廠以及鍊鋼廠產生的二氧化碳進行收集,並且提供給其他生產商用於生產甲醇或者液態烴,這樣人類“碳中和”的目標甚至能提前實現,並徹底把二氧化碳碳變廢為寶。所以研究人員說出了這樣一句話,“未來1% 乾旱土地就能生產全球所有的航空燃料”。
隨著這項技術的普及,人類的能源就會形成一個完美的閉環。
產生的二氧化碳可以回收重新制作成燃料,根據熱力學定律,避免不了損耗。按照相關科學人員的說話,80% 溫室氣體可以避免排放,這句話是不是意味著人類排放的80%的二氧化碳可以回收?沒有查到資料,鄙人不做解讀。
不過這項技術並不是剛剛出爐的脆皮五花肉,而是一個醃製很久的老火腿,很多國家都開展了類似的研究。早在2012年英國有一家名為空氣燃料合成的公司簡稱-AFS。
這家英國公司利用類似的技術生產液化烷烴,而烷烴是石油的主要組成部分,算得上是空氣燃料合成技術的始祖。雖然這家公司說自己會從2014年開始量產合成石油,但是到了2021年這家公司屁都沒生產出來。這就是典型的技術不夠營銷湊,沒有馬斯克的命,卻有著馬斯克的病。
不過這類技術都是利用二氧化碳+氫氣生產甲醇、甲酸的方式。老子說一生二、二生三、三生萬物,其核心化學方程式都是CO(g)+2H2 (g)=CH3OH(甲醇),原理只有一個,但技術路子遠不止一個。
鄙人查閱知網,國內做類似技術的高校和企業多如牛毛,對相關技術的催化劑以及裝置的研究的論文一大把。
除此之外,利用二氧化碳生產甲烷、二甲醚、甲酸、尿素等多種化學物質的論文也是一堆。
因為甲烷、二甲醚都可以作為燃料使用,而甲酸可用於農藥、皮革、染料、醫藥和橡膠等工業。而尿素最主要的用途就是化肥,而化肥關係到農業,沒有農業人類難以生存。
隨著五位大流氓和一群小流氓對於全球變暖達成共識,出現任何一種利用二氧化碳的技術的企業和高校,就如同大美女逛大街-男人前仆後繼的跟著瞧。
這就意味著關注,但是任何一項技術從研發再到落地,從落地變成產業都需要週期,而且很多技術產業化的前期投入成本必然高昂。
這次的空氣燃料技術,研究人員直接說了初始投資成本較高,這說明這項技術想要產業化,必然是技術+資金+人才的高壁壘產業,短期沒法盈利。
而資本的流動性喜歡的是掙快錢,所以初期這項技術很難獲得資本的大量支援,還需要政策扶持以實現廣泛部署。不過這次“空氣燃料”橫空出世,有了關注和共識,瑞士合成燃料技術走向市場的機率必然遠遠超過英國的那家企業。
空氣燃料技術未來會改變什麼
這幾年媒體對於全球變暖的宣傳,或許讓二氧化碳背了“鍋”,二氧化碳必然也覺得自己挺冤,不過有了空氣燃料技它很快就會成為“香餑餑”。
因為鄙人對於機械的喜愛,所以對內燃機極為偏愛,對於甲醇發動機和甲醇汽車也比較關注,甲醇內燃機和汽車早在上世紀70年代在歐洲國家就開始推廣。
其原因是是美膩堅為自己小弟以色列站臺,導致中東戰爭爆發,讓世界石油危機頻發,所以一些歐美達國家爭相前後的開發甲醇汽車。
尤其是瑞典、瑞士等國家更是非常積極,而瑞典更是搞了一個專門燒甲醇的計程車隊。
隨後美國福特、德國大眾也進入賽道開始研發甲醇汽車,上世紀80年代,福特研製的第一款靈活燃料汽車,能燒甲醇也能燒汽油,通用和克萊斯勒也相繼推出類似的燃料汽車,而這還只是開始。
1978年起,美膩堅的加州宣佈要實施20年的甲醇汽車試點,並開始建立甲醇燃料儲備,並與美孚、殼牌等石油公司簽署了為期10年的加油站租賃協議,可以大面積的提供甲醇燃料。
但當時提取甲醇主要是透過木材和煤炭提取,所以汙染不小,而且燃料成本還不低。
隨著石油危機終結,石油價格又變得低廉,很多歐美國家相繼放棄甲醇汽車,甲醇汽車的技術儲備還躺在各家車企的保險櫃裡。
不過空氣燃料技術出現,必然會再次推動甲醇汽車的出現。除此之外,使用甲醇燃料的飛機、輪船都會相繼出現,全新的交通工具可能還會加裝空氣燃料提純技術的裝置,可以自己回收自己產生二氧化碳,並利用相關裝置重新制造出甲醇,形成燃料回收。
類似的技術還可以用於火電、冶金、化工等各類企業,這些企業透過回收自己的二氧化碳製造燃料,降低運營成本。
如果合成燃料技術的裝置製造成本大幅下降,這個時候我們需要擔心的是大氣中的二氧化碳比例下降,全球變冷該怎麼解決?
所以鄙人再做一個設想,離我們不遠的金星的大氣98%都是二氧化碳,這項技術能否改造金星環境?
其實在上世紀就有諸多科學家開始設想改造金星環境,而合成燃料技術;合成澱粉技術,包括前幾天上了熱搜的合成蛋白質技術,都依賴二氧化碳為原料。
甚至金星有可能成為人類的糧倉,隨著人類對利用二氧化碳技術的不斷完善,人類能否有可能把金星改造成一個適應人類宜居的星球?歡迎各位在評論區探討。