S2P：科學家利用陽光從 CO2 製造燃料

Scientists Use Sunlight to Make Fuel From CO2
http://www.wired.com/science/discoveries/news/2008/01/S2P

By Chuck Squatriglia / 01.04.2008

新墨西哥州 Sandia 國家實驗室的研究者發現了一種方法，利用日光將二氧化碳再循環利用，並生產像甲醇或汽油這樣的燃料。

Sunlight to Petrol（SP2，日光變汽油）計畫（http://www.sandia.gov/news/resources/releases/2007/sunshine.html）在本質上逆轉了燃燒過程，重新獲得碳氫化合物的基石（building block）。它們接著可用來合成像甲醇或汽油這樣的燃料。研究者表示這項技術「已經在運作了」，可以協助減少溫室氣體的排放，然而大規模實作可能需要十年以上的時間。

"這與封閉此循環有關，" Ellen Stechel 說，Sandia 的燃料與能源轉變部門經理。"現在我們的石化燃料正在排放 CO2。這將能夠幫助我們管理並減少我們的排放，並讓我們聚焦在碳中和（carbon-neutral）的能源系統上。"

重新利用二氧化碳的構想並不新，不過常被認為很困難而且要花許多錢才有這種功效。不過當石油價格突破 100 美元的關卡，並考慮全球暖化的風險時，研究者有愈來愈強的動機去研究碳回收。例如 Los Alamos Renewable Energy（http://www.lare.us/）已經開發一種方法，利用 CO2 電力與燃料。

S2P 使用一種太陽反應器，稱為 Counter-Rotating Ring Receiver Reactor Recuperator（CR5，反轉環接收反應換熱器），將二氧化碳分離成一氧化碳與氧。

"它是個熱引擎，" Stechel 說。"不過它並非做機械而是做化學工作。"

實驗室專家已證實這種程序可運作，Stechel 說。研究者希望在 4 月能完成一個原型。

這個原型的大小與形狀會類似小啤酒桶（beer keg）。它將包含 14 個鈷鐵酸鹽（cobalt ferrite，鈷基亞鐵鹽）環，每一個直徑約 1 呎而且每分鐘會旋轉一圈。一個 88 平方公尺的太陽爐（solar furnace）會將日光轟入這個裝置，將環加熱到華氏 2600 度（攝氏約 1427 度）。在此溫度下，鈷鐵酸鹽會釋出氧氣。當環冷卻到約華氏 2000 度（攝氏約 1093 度）它會暴露在 CO2 下。

因為鈷鐵酸鹽現在缺氧，它會從 CO2 中奪走一些，只留下一氧化碳 -- 碳氫化合物的一種基石 -- 那能用來製造甲醇（CH3OH）或汽油。而鈷鐵酸鹽會恢復成原來的狀態，這個裝置就準備進行下一次循環。

像甲醇與汽油這樣的燃料是氫與碳（還有氧）的結合，它們相對來說較易合成，Stechel 說。甲醇是最容易的，他們即將開始，不過汽油也能被製造。

然而，要創造出一個強大與有效的太陽能系統，讓鈷鐵酸鹽夠熱，依然是將此技術大規模化的一大障礙，瑞士 Paul Scherrer 研究所 Solar Technology Laboratory（http://solar.web.psi.ch/） 的 Aldo Steinfeld 在 e-mail 當中表示。

他與 Stechel 表示，該技術還要 15-20 年才能有工業規模。

Sandia 團隊最初開發 CR5 來產生氫氣，以用於燃料料電池中。如果這個裝置的環暴露在蒸汽而非二氧化碳下，它們就能產生氫氣。不過科學家轉換到一氧化碳所以，讓它們所生產的燃料能與現存基礎建設相容。

Stechel 表示 Sandia 團隊展望有朝一日，燃煤發電廠能裝置大量
CR5s，每一個利用現在正在開發的再生技術（http://www.fossil.energy.gov/programs/sequestration/partnerships/index.html）能回收 45 磅的二氧化碳，並製造足夠的一氧化碳來生產 2.5 加侖的燃料。SP2 程序亦能產生另一種可能性，液態碳氫化合物燃料總有天將可再生利用 -- 讓 CO2 再生達到溫室氣體可直接從大氣中取用的地步。這樣的程序正由 Global Research Technologies 與哥倫比亞大學的 Klaus Lakner 等人探索中（http://www.physorg.com/news96732819.html）。

※ 這個環或許可以藉助奈米科技與材料科學。

＊ 二氧化碳空氣捕獲技術首度示範成功
＊ 以細菌製造汽油？
＊ 合成燃料新概念：從空氣中汲取 CO2

＊ SHPEGS - 太陽能熱泵發電系統
＊ 鐵皮屋頂可變成能源
＊ 照射研究揭露植物如何對光起反應
＊ 無熱膨脹的混種半導體
＊ V 型太陽能電池能產生更好的效率
＊ 奈米導線讓電池電量提升十倍
＊ HydroPak 燃料電池可取代發電機、電池
＊ MIT 與台灣研發小巧的可攜式電動摩托車
＊ 紐倫堡發明展 屏科大多燃料引擎奪金

＊ 節能大作戰 省電燈泡每戶年省1.3萬
＊ 環保未來屋 預防「明天過後」
＊ 投資新策略 Google打造低價再生能源

＊ 巨大的微波爐讓塑膠變成油
＊ 台灣孕婦體內塑毒超濃
＊ 衝擊全世界環境的煤
＊ 研究：死亡率與二氧化碳排放有直接關連
＊ 核心物價創8年半新高 通膨壓力加大
＊ 科學家強調「生物燃料」的環境衝擊

＊ Solar Cycle 24 已經開始！電子設備注意