陽光+空氣=燃料﹗解決航空碳排放問題

 

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2021年12月9日  編輯：趙鎧莛

你知道嗎？原來飛機是造成最多污染的交通工具之一，航空業所排放的二氧化碳佔全球排放量3%，同時佔所有交通工具排放量12%，單是2019年就排放了9.15億噸二氧化碳，而飛行一小時竟釋放8,500公斤溫室氣體﹗為了解決這個問題，瑞士有研究團隊研發出新方法：利用陽光和空氣製造燃料，將清潔能源帶上天空﹗

這種「太陽燃料」是瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)研究團隊的重要成果，他們利用陽光的能量，成功將空氣中的二氧化碳和水分轉化成合成氣，可供現有飛機引擎直接使用。作為燃料，合成氣燃燒時當然也會釋放二氧化碳，但排放量等於原本作為原料的二氧化碳；吸收量與排放量互相抵消，令整個燃燒過程變成淨零排放，有助解決航空業的污染問題﹗

這個巨大的飛碟裝置正在將陽光聚焦，高溫會將空氣中的二氧化碳和水分轉化成一氧化碳和氫，再結合成合成氣。

研究團隊在天台上設置裝置，將陽光以3000倍聚焦在太陽能反應器上，令裝置溫度高達1,500°C，引起化學反應，將空氣轉化成合成氣，然後經工業方式轉化成其他液態燃料。這個裝置每日在陽光下運作7小時，只能生產出約32毫升的燃料，能源效益只有5.6%，不過仍然證明「太陽燃料」的可行性。

要將這種類似植物光合作用的生產技術投入發展，仍得面對兩大難題：土地問題及成本高昂。首先，要大規模生產「太陽燃料」，便需要大量土地興建設施；如果以沙漠、荒土等有豐富太陽能的旱地作為生產基地，那麼只需利用1%土地便能滿足全球航空業的燃料需求﹗其次，興建設施的費用高昂，燃料的生產條件亦較嚴苛，令燃料成本比傳統燃料高，難以進入市場，這仍是有待解決的問題。

「太陽燃料」突破了太陽能的局限，創造出新的能源，同時亦為全球減排帶來希望。我們應繼續努力尋找其他出路，以應對氣候變化及能源危機。

資料來源：Science Daily, Nature, Futurity, New Atlas, ATAG

圖片來源：Canva, ETH Zürich

小詞典

• 清潔能源 (Clean energy)：指使用時不會排放污染物、能夠直接用於生產活動的能源，例如可再生能源和核能。類似的概念有可再生能源(原材料可以再生的能源)、綠色能源(來自大自然的能源)。
• 合成氣(Syngas/synthesis gas)：是一種可燃氣體，由一氧化碳和氫氣轉化而成，能用作燃料，一般用於發電。
• 淨零排放(Net zero emissions)：指溫室氣體(例如二氧化碳、甲烷等等)的排放量接近零。國家、企業透過植樹造林、碳封存、減少能源消耗、使用低碳排能源等方法來消除大氣中的溫室氣體，抵銷排放。
• 能源效益(Energy efficiency)：通常用於燃料和電器之上，指使用能源時，發揮作用與實際消耗的能量之比，簡單來說是指燃料能否100%轉化成能源、電器是否利用了100%電力。
• 光合作用(Photosynthesis)：是植物、藻類和一些細菌的生存方或式，透過陽光把二氧化碳和水轉化成碳水化合物的過程，既為植物製造食物，也對食物鏈和碳循環十分重要。

動動腦

1.航空業對環境的污染有多嚴重？

2.研究團隊來自哪裡？

3.「太陽燃料」的原理是甚麼？如何解決污染問題？

4.研究團隊的實驗裝置共生產了多少燃料？

5.大規模應用這種技術有甚麼挑戰？

答案：

1.航空業所排放的二氧化碳佔全球排放量3%、佔所有交通工具排放量12%，單是2019年就排放了9.15億噸二氧化碳；飛行一小時會釋放8,500公斤溫室氣體。

2.瑞士蘇黎世聯邦理工學院。

3.利用陽光，將空氣中的二氧化碳和水分轉化成合成氣。合成氣燃燒時所釋放的二氧化碳量相當於原本作為材料的二氧化碳，碳排放變相等於零。

4.32毫升。

5.不夠土地和成本高昂。

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