众所周知，CO2是全球气候变暖的主要原因。当前，在许多相关的领域中都在进行有意义的利用这种气体的讨论，比如把CO2作为合成燃油的原料。

“政治投机性的研发、错误的决策以及新兴国家的能源不足都促使燃油的价格持续上涨。然而，我们并不是无能为力。”在沃尔夫斯堡市大众公司举办的“明天的驱动系统”论坛中，Emitec公司催化器生产经理Wolfgang Maus先生说道。同时他也提出了该问题的解决方案：利用CO2生产柴油。

用CO2合成柴油

每种燃烧都会产生CO2，其中，在汽车排放的尾气中CO2占很大比例。为了保护大气环境，目前已经出现了各种方法来进一步处理这些环境杀手，如捕获地下CO2的CCS技术。但德国尚未通过CO2存储法。

Wolfgang Maus先生提议的方案中，以冷却的CO2作为原材料加以利用，听起来是一个不错的解决方案。

它不仅可以帮助气候变暖的问题，而且有利于抑制越来越高的燃油价格。

CO2的化学回收过程如下：在氢的帮助下，CO2失去一个氧原子变为CO，进一步与H2化合生成合成天然气，经催化过程成为液态的碳氢化合物。这样可以制成高品质的、相当于GTL（合成的天然气液态燃料，2015年全球可产3000万t左右）的柴油。按照这种方法进行下去也有可能生产出汽油来。

柴油有着很大的潜力，整个交通领域和无数的机械设备，从农业领域中的拖拉机到船舶动力将来都可以采用柴油发动机；飞机也可以使用这样生产出来的航空柴油。尤其在汽车市场中，近年来批准生产的新车型中几乎有一半是柴油发动机轿车。此外，还包括轻质燃料油。

图1  火力发电厂烟囱里排放出来的CO2气体经催化后可制成液化碳氢化合物，从而可以生产出合成柴油

2011年，德国消耗的柴油多达3230万t，而同期消耗的汽油只有1950万t。在各种车辆可用燃料中，柴油所含的能量最高（41.9kJ/L）。相比较，锂离子蓄电池的能量密度也只有2.1kJ/L。从安全性角度来看，柴油的安全性远远优于其他种类的燃料。

CO2是一种化学惰性的分子，只有在温度高达3000℃时才完全分解。另外，它的比重为1.98kg/m3，明显比空气重（1.293kg/m3）。早在1906年，就有人申请了CO2利用专利 ——“同质水煤气变换反应”。该反应时通过煤炭的焦化生产出民用可燃气体，即民用煤气。在此一基础上进一步开发的工艺技术，在化工工业领域中得到了广泛的应用。近年来，巴斯夫公司和拜尔公司在利用CO2生产塑料、节约石油等方面下了很大的功夫。但他们使用的方法中CO2的利用量较少。只有在风力发电场的CO2气体得到充分应用之后，才能说在环境保护中发挥了很大的作用。此外，Wplfgang Maus先生对利用该技术生产燃料的成本，进行了详细的计算，得出燃料的生产成本为0.6～0.7欧元/L。

转换过程中的效率

传统火力发电厂烧煤发电时的转换效率大约为62%。利用Oxifuel技术，即煤炭与纯O2燃烧，生产H2时常用的技术，转换效率可以提高到66%。当只在火力发电厂中采用CCS技术时，火力发电厂的效率会下降22%；但当把火力发电厂烟囱冒出来的CO2转换为燃料之后，则整个效率会提高几个百分点。根据2008年的调查数据显示，若德国所有的火力发电厂排放的CO2气体都得到利用并转换成燃料，则可以覆盖德国燃料消耗的70%左右。

除了Wolfgang Maus先生提出了这样的建议之外，早在1990年，Choren公司、Bodo Wolf公司等化工企业就开发出了利用CO2生产燃油的工艺方法。2003年时，Choren公司在Freberg市建造的第一台Alfa试验设备终于首次利用CO2和H2生产出了合成燃料。而Wolf则对这一技术并不是很感兴趣，并认为时机还不成熟，但Bodo Wolf公司认同利用CO2生产出的燃油价格会低于1欧元/L。产生这一费用的主要工序是从烟气中分离出CO2以及生产H2的工序。目前，所需的H2主要是从天然气中提取出来的，若用电解水的方法生产H2则要消耗大量的电力。传统的“冷态电解”每生产1 t燃料需要消耗电力25mWh。因此，Wolf公司仍然在致力于水蒸气电解技术的研发,因为这种热态电解生产燃料只需消耗电力18mWh/t。若利用目前瑞士EMPA发明的新型电极还有可能进一步的降低电力消耗。

图2  Choren公司萨克森州Freiberg市试验设备的航拍照片，这一试验设备已经连续5年成功地利用CO2生产GTL燃料 

通过一项试验可以说明利用CO2生产燃料的成本究竟有多少。在实例中，运营商建造了一座火力发电厂。开始时，是小规模的试验，直到最后建成了大型的试验设备。时间充足，今天已探明的天然气储量也是足够的，利用目前的方法和价格估计可以维持50年。即便如此，日后也不短缺，只是价格会更高一点，因为要向更深的地幔下开采天然气。随着我们的发动机越来越节能，这使新兴国家不再有能源短缺的恐慌。

在CO2利用方面也还有其他的方案，如利用专门的运输船把CO2运输到阿拉伯地区，压入到油田中；向CO2中输入细菌，分解CO2。无论是第一种还是第二种方法都不适合处理火力发电厂排放出来的大量CO2气体。在考虑这些方案时，还要考虑燃料生产时的效率和成本。

结语

今天，自然科学家和工程师们已经找到了打破僵局的新途径。很好地利用从烟囱里生产出来的燃料，这样，即使在超石油时代，我们的交通工具仍然可继续作为我们的代步工具，而且无需对现有基础设施进行改造。同时，利用CO2生产出来的柴油还是一种可以由我们设计的燃料，能够推动我们设计出更加节油的发动机。随着高品质、可设计燃料时代的到来，我们的汽油机和柴油机将可能会融合在一起、出现一种新的发动机类型。