翻譯／姜唯；審校／林大利；稿源：ENS

蘇黎世聯邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology Zurich, ETH Zurich）的研究人員開發出一種創新技術，僅用陽光和空氣就能生產液態烴燃料。

在蘇黎世ETH機械實驗室大樓屋頂的新型太陽能小型煉油廠中，科學家們全球首次展示真實現場條件下的完整熱化學流程。研究人員打造的這座太陽能發電廠能生產合成液體燃料，這些燃料在燃燒過程中釋放出的二氧化碳（CO2），和其原料空氣一樣多。

該製程直接從環境空氣中提取二氧化碳和水，用太陽能分解產生合成氣體，即氫氣和一氧化碳的混合物。合成氣體可以加工成煤油、甲醇或其他烴類。這些加入式燃料可以用於目前全球的運輸基礎設施。

負責開發此技術的團隊是ETH再生能源載具教授史坦菲爾德（Aldo Steinfeld）和他的研究小組。「這個電廠證實，碳中和（Carbon-neutral）的碳氫燃料，可以在真實的條件下由陽光和空氣製成」史坦菲爾德說，「熱化學過程利用整個太陽光譜並在高溫下進行，反應快、效率高。」

實驗結果顯示，這座設在ETH屋頂上的太陽能小型「煉油廠」，即使以蘇黎世的氣候條件，該技術也是可行的，每天可產生大約一公合的燃料。

在歐盟太陽能液體計畫（EU sun-to-liquid）架構下，史坦菲爾德和研究團隊正在馬德里附近的太陽能塔中，對他們的太陽能反應爐進行大規模測試。該太陽能發電廠也和蘇黎世的小型煉油廠同時於6月13日在馬德里公開展示。

這套新系統的流程鏈結合了三個熱化學轉化過程：

首先，從空氣中提取二氧化碳和水。第二，太陽能熱化學分解二氧化碳和水。第三，液化成碳氫化合物。

二氧化碳和水都是透過吸收/脫附過程直接從環境空氣中提取，接著在拋物面反射器的焦點處送入太陽能反應器。

太陽輻射能在焦點處聚集3,000倍，在太陽能反應爐內產生1,500°C的溫度。

太陽能反應爐的核心是由二氧化鈰製成的陶瓷結構，能夠進行兩步驟的氧化還原循環，將水和二氧化碳分解成合成氣，接著透過一般的甲醇或費托合成（Fischer–Tropsch process）將氫和一氧化碳混合物加工成液態烴燃料。

碳中和燃料是發展永續性航空和海上運輸的關鍵。

史坦菲爾德的研究已經衍生出兩間公司：2016年成立的Synhelion公司將太陽能燃料生產技術商業化；2010年成立的Climeworks公司將從空氣中捕獲二氧化碳的技術商業化。

下一個計畫的目標是擴大技術規模，使其具有經濟競爭力。「一個面積一平方公里的太陽能發電廠每天可生產20,000升煤油，」Synhelion公司董事兼技術長、曾是史坦菲爾德實驗室博士生的富勒（Philipp Furler）說。

「理論上，一座面積相當於整個瑞士或1/3個加州莫哈韋沙漠的電廠，就可以滿足整個航空業的煤油需求，」富勒說，「我們未來的目標是利用我們的技術高效生產永續燃料，減少全球二氧化碳排放。」

※ 全文及圖片詳見：ENS