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陽光+空氣=燃料﹗解決航空碳排放問題

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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