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Stuart Licht設(shè)計了最終循環(huán)機。他和同事在美國華盛頓大學(xué)實驗室建造的這個太陽能反應(yīng)堆，可以借用太陽光把空氣中的二氧化碳——化石能源氧化后的副產(chǎn)物——再一次轉(zhuǎn)化成燃料。這中間有幾個步驟：這一反應(yīng)過程中需要用到水，水可以分解成氫氣和一氧化碳；然后分解物可以與液態(tài)烴燃料相混合?？梢哉f，Licht的裝置是全世界到目前為止最有效的轉(zhuǎn)化裝置。

事實上，Licht的方法只是全球各個實驗室利用太陽能技術(shù)進行二氧化碳轉(zhuǎn)化的一個案例。這些技術(shù)代表了一個夢想：有一天，能夠繞開化石能源，從太陽光、空氣和水中生成交通運輸所需的燃料，從而在此過程中，擺脫掉人類因為依賴化石能源而向空氣中排放的二氧化碳。

現(xiàn)在，這些技術(shù)尚未對石油行業(yè)形成威脅。在Licht的設(shè)計中，部分反應(yīng)堆的溫度高達(dá)1000℃，這一高溫需要特殊材料盛放相關(guān)構(gòu)件。其他的研究人員也在探索各種備選方案，研發(fā)可以利用太陽光或是其他由可再生能源驅(qū)動的、進行相同化學(xué)反應(yīng)的催化劑，或是可以在室溫條件下進行化學(xué)反應(yīng)的催化劑。

其中的障礙之一是經(jīng)濟性。當(dāng)前，油價依然不高，因此很難有動力采用其他高端的、成本昂貴的選擇方案。但是勢不可擋的氣候變化及其相關(guān)效應(yīng)已經(jīng)吸引了全世界的研究人員探索太陽能燃料。“這是一個非常熱門的領(lǐng)域。”加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)家Omar Yaghi說。正如Licht的反應(yīng)堆所證實的那樣，相關(guān)研究在不斷向前推進。“我們還沒有到達(dá)那里，但是我們在向著正確的方向前進。”普林斯頓大學(xué)化學(xué)家、正在研究低溫催化劑的Andrew Bocarsly說。

富有熱情的研究人員甚至已經(jīng)看到了一線曙光，讓這種技術(shù)變得更加經(jīng)濟實用：比如風(fēng)電和太陽能等可再生能源的穩(wěn)定發(fā)展?，F(xiàn)在，風(fēng)輪葉片和太陽能電池在一些地區(qū)已經(jīng)可以提供超過使用量的電能。如果這些過剩的能量可以被儲存為化學(xué)燃料，專家稱，或許設(shè)備供應(yīng)商就能夠在任何時候、任何地方節(jié)省能源，由此帶來額外收益。

技術(shù)與經(jīng)濟挑戰(zhàn)

盡管存在氣候變化的擔(dān)憂，但是液態(tài)燃料的需求不可能謝幕。石油和其他液態(tài)烴的高能量密度和易于運輸?shù)奶匦?，使其成為全球交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施的主要依靠。研究人員在不斷探索低碳?xì)怏w的使用，如把甲烷和氫氣作為運輸燃料，使電動汽車大幅增加。但是對于長距離運輸貨車和其他重型交通工具以及航空業(yè)來說，現(xiàn)在卻沒有比液體燃料更好的選擇了。支持太陽能的人稱，應(yīng)該找到一種利用可獲取的化合物（如水和二氧化碳）釀造液體燃料，從而大幅降低二氧化碳排量的方法。

這一目標(biāo)可以歸結(jié)為逆向的氧化反應(yīng)，即從太陽或其他可再生能源中獲取能量，然后使其變?yōu)榛衔铩?ldquo;這是個極具挑戰(zhàn)性的問題，也是一場艱苦的戰(zhàn)役。”賓夕法尼亞州匹茲堡大學(xué)化學(xué)家John Keith說?？梢哉f，這就像植物需要制造出生長所需的糖分那樣，但是植物僅把1%左右的能量轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。為了驅(qū)動工業(yè)發(fā)展，研究人員要做的比這難得多。Keith把這種挑戰(zhàn)比喻成人類登月工程。

其問題在于，二氧化碳是一種非常穩(wěn)定的、很難產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的分子?；瘜W(xué)家可以通過電或熱等方式迫使其產(chǎn)生反應(yīng)。其中，第一步通常是剝落二氧化碳分子的一個氧原子，形成一氧化碳。然后，一氧化碳可以和氫氣混合，形成含有一氧化碳和氫的混合氣體，該氣體可以被轉(zhuǎn)化成甲醇—— 一種可以直接使用或轉(zhuǎn)化成有價值的化學(xué)物質(zhì)和燃料的液體酒精。大型化學(xué)工廠可以進行這一過程，但是它們并非是從空氣中制作混合氣體，而是利用大量廉價的天然氣合成該氣體。因此，化學(xué)家的挑戰(zhàn)是，從比當(dāng)前能源價格更低廉的可再生能源中合成混合氣體。