<p>航空旅行是全球變暖的主要原因之一。劍橋大學(xué)的科學(xué)家們正在與領(lǐng)先的能源公司合作，幫助開發(fā)可持續(xù)的航空燃料，這種燃料可以減少航空業(yè)80%或更多的碳排放。</p> <p>&nbsp;</p> <p>航空是20世紀的奇跡之一&mdash;&mdash;它同時讓世界變得更小，并為新的可能性打開了大門。我們可以拜訪遠在他鄉(xiāng)的家人和朋友，在國家之間快速運輸貨物，看遙遠的地方。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，航空旅行也是碳排放最密集的交通方式:航空業(yè)的二氧化碳排放量約占全球的2.4%。如果算上飛機產(chǎn)生的氣體和蒸汽，航空業(yè)對全球變暖的貢獻率約為5%。</p> <p>&nbsp;</p> <p>盡管只有一小部分世界人口經(jīng)常乘飛機旅行，但預(yù)計這一比例在未來幾十年將迅速增加。該行業(yè)需要快速地去碳。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>可持續(xù)航空燃料</strong></span></p> <p><br />典型的航空燃料具有非常高的能量密度，遠高于電池。劍橋大學(xué)化學(xué)工程和生物技術(shù)系的安迪&middot;塞德曼教授說:&ldquo;如果我們試圖設(shè)計一架容量和航程都像波音737那樣的電池驅(qū)動客機，它將太重而無法起飛。&rdquo;&ldquo;對于這種類型的飛機來說，電池沒有足夠的能量密度&mdash;&mdash;至少目前還沒有。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>為飛機提供動力的燃料是以化石燃料為基礎(chǔ)的，但航空業(yè)正在研究生產(chǎn)可持續(xù)航空燃料的方法，無論這些燃料是來自植物、固體廢物還是可再生電力。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)國際航空運輸協(xié)會(IATA)的數(shù)據(jù)，可持續(xù)航空燃料(業(yè)內(nèi)簡稱為SAF)可以在整個生命周期內(nèi)減少80%或更多的航空排放。2021年，SAF的產(chǎn)量超過1億升:這是一個令人印象深刻的數(shù)字，但在航空年度燃料使用總量中只占很小的比例。</p> <p>&nbsp;</p> <p>塞德曼說:&ldquo;與幾乎所有新技術(shù)一樣，挑戰(zhàn)在于成本和規(guī)模。&rdquo;&ldquo;我們可以制造可持續(xù)的航空燃料，但目前，它在商業(yè)上無法與化石燃料競爭。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在殼牌公司資助的一項研究中，塞德曼和他在劍橋大學(xué)的同事們正在研究生產(chǎn)SAF的新方法，并改進我們目前擁有的SAF。</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>在黑盒子里</strong></span></p> <p><br />這組科學(xué)家使用磁共振(MR)方法&mdash;&mdash;包括成像(MRI)和光譜學(xué)(NMR)&mdash;&mdash;來進一步了解費托反應(yīng)，這是SAF可能的生產(chǎn)路線之一的關(guān)鍵技術(shù)過程。MR是劍橋大學(xué)的一項特殊研究優(yōu)勢&mdash;&mdash;它也被用于開發(fā)下一代電池，這是能源轉(zhuǎn)型的另一項重要技術(shù)。</p> <p>幾年來，劍橋大學(xué)的研究人員一直在使用核磁共振和核磁共振來更好地理解正在工作的費托反應(yīng)堆內(nèi)部的化學(xué)和工程過程，在那里，合成氣(一氧化碳和氫氣的混合物)被轉(zhuǎn)化為碳氫化合物分子，形成液體航空燃料的基礎(chǔ)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在位于阿姆斯特丹的能源轉(zhuǎn)型園區(qū)，殼牌擁有實驗室規(guī)模的費托反應(yīng)堆，以幫助他們了解整個反應(yīng)過程。這些反應(yīng)堆有點像黑匣子，直到現(xiàn)在還不可能探測反應(yīng)堆內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，這使得優(yōu)化這些反應(yīng)堆的可持續(xù)燃料變得困難。然而在劍橋，人們可以看到黑匣子的內(nèi)部。</p> <p>&nbsp;</p> <p>同樣來自化學(xué)工程和生物技術(shù)系的米克&middot;曼特爾教授說:&ldquo;在費托過程的最后，你會得到些化學(xué)性質(zhì)類似于航空燃料的東西。&rdquo;&ldquo;我們使用核磁共振和核磁共振來更好地理解費托過程中分子水平上發(fā)生了什么。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>利用核磁共振技術(shù)，劍橋大學(xué)的研究人員可以實時監(jiān)測在現(xiàn)實工業(yè)條件下費托反應(yīng)堆內(nèi)部化學(xué)產(chǎn)物形成的演變。例如，監(jiān)測碳氫化合物鏈長增長的演變，使研究人員能夠更好地了解如何優(yōu)化最終產(chǎn)品，以作為航空燃料使用。這些實驗為燃料公司提供了有價值的數(shù)據(jù)，有助于加速向可持續(xù)燃料的過渡。</p> <p>&nbsp;</p> <p>劍橋大學(xué)研究小組所做工作的一個關(guān)鍵進展是使用高分辨率核磁共振成像技術(shù)，它提供了反應(yīng)堆內(nèi)單個催化劑芯塊內(nèi)的反應(yīng)測量。這提供了關(guān)于反應(yīng)發(fā)生的實際條件的無可比擬的局部信息。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Mantle說:&ldquo;我們的研究是基礎(chǔ)性的，為那些最終將大規(guī)模生產(chǎn)SAF的公司提供物理和化學(xué)專業(yè)知識。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>塞德曼說:&ldquo;在劍橋，我們有一種獨特的能力，可以在現(xiàn)實條件下成像反應(yīng)堆。&rdquo;&ldquo;我們可以實時觀察反應(yīng)，然后研究出如何優(yōu)化它們。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Mantle說:&ldquo;傳統(tǒng)能源部門的公司已經(jīng)意識到，他們自己必須成為能源轉(zhuǎn)型的一部分，成為解決方案的一部分&mdash;&mdash;這是學(xué)術(shù)研究人員和工業(yè)化學(xué)工程師都應(yīng)該做的。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Sederman表示:&ldquo;與殼牌的合作將他們的工業(yè)專家與我們的研究專長結(jié)合在一起，使我們能夠在面對這些現(xiàn)實問題時取得獨特的進展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;希望這對我們的研究有好處，但如果我們能幫助開發(fā)這些過程，也會對地球有好處。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>