科技日報記者?張夢然
瑞士研究人員設計了一種使用水、二氧化碳（CO2）和陽光來生產航空燃料的生產系統，該系統已在野外現場條件下實施。20日發表在《焦耳》雜志上的相關論文稱，這一新設計或將幫助航空業實現碳中和。
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太陽能塔燃料廠在運行中。圖片來源：IMDEA能源
論文通訊作者、蘇黎世聯邦理工學院教授阿爾多·斯坦因菲爾德稱，這是首次在完全集成的太陽能塔系統中展示從水和CO2到煤油的整個熱化學過程鏈。以前通過使用太陽能生產航空燃料的嘗試大多是在實驗室中進行的。
航空部門在導致氣候變化的全球人為排放量中約占5%。目前，在全球范圍內，尚沒有清潔的替代方案可為長途商業航班提供動力。
作為歐盟“太陽能燃油”（SUN-to-LIQUID）項目的一部分，斯坦因菲爾德團隊開發了一種系統，該系統利用太陽能生產可直接使用的燃料，這些燃料是煤油和柴油等化石衍生燃料的合成替代品。斯坦因菲爾德說，太陽能制造的煤油與現有的航空基礎設施完全兼容，可用于噴氣發動機的燃料儲存、分配和最終使用。它還可以與化石衍生的煤油混合。
2017年，該團隊開始擴大設計規模，并在西班牙IMDEA能源研究所建造了一座太陽能燃料生產廠。該工廠由169個太陽跟蹤反射板組成，這些反射板將太陽輻射重定向并集中到安裝在塔頂的太陽能反應堆中。然后，集中地由太陽能驅動反應器中的氧化還原反應循環，該反應器包含由二氧化鈰制成的多孔結構。不消耗但可以反復使用的二氧化鈰將注入反應器的水和CO2轉化為合成氣，合成氣是氫氣和一氧化碳的定制混合物。隨后，合成氣被送入氣液轉換器，最終被加工成液態碳氫化合物燃料，包括煤油和柴油。
太陽能塔式燃料廠示意圖。圖片來源：蘇黎世聯邦理工學院
斯坦因菲爾德說，這座太陽能塔式燃料廠的運行設置，為可持續航空燃料的生產樹立了一個技術里程碑。
在工廠運行9天期間，太陽能反應堆的能源效率約為4%。研究團隊正在改進設計，以將效率提高到15%以上。例如，他們正在探索優化二氧化鈰結構以吸收太陽輻射，并回收氧化還原循環期間釋放的熱量。
總編輯圈點：
嚴格來講，航空業不能算碳排放大戶，但卻絕對是降碳“困難戶”。究其原因，就是航空業嚴重依賴煤油或噴氣燃料，也就是通常從原油中提取的液態碳氫燃料——航空煤油的燃燒，幾乎要占航空運輸業碳排放總量的近八成。將現有的燃油換成可持續燃料是各界都比較認可的方式，但就目前而言，這條“替換之路”還相當漫長，其需要上至能源企業、發動機制造商、飛機制造商，下至航空公司，全都參與其中并貢獻自己的最大力量。
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