用空气造火箭燃料，疯狂吗

本报特约记者   陈  山

硅谷技术狂人马斯克经常提出一些令人诧异的想法。为了宣传他的火星殖民计划，马斯克13日在社交媒体上宣布，未来将专注研究如何把大气中的二氧化碳抽取出来，转化成火箭燃料。不过多家美国科技媒体对这个看似疯狂的想法充满兴趣，因为该领域的诸多技术已经或者即将获得突破。

合成火箭燃料的新方法

马斯克13日在社交媒体上表示，他旗下的美国太空探索技术公司（SpaceX公司）正在启动一项新计划，准备从地球大气中提取二氧化碳，并将其用作火箭燃料。马斯克补充说:“如果有兴趣，请加入。”他还表示，这个项目“对火星也很重要”。

今年年初，马斯克公开悬赏1亿美元寻找“最棒的碳捕捉技术”。所谓“碳捕捉”是指多种拥有相同目的的技术组合，包括从工厂、发电厂甚至空气中直接捕捉二氧化碳，不让这种温室气体进入大气层，从而遏制气候变暖的趋势。彭博社认为，马斯克的目标之一可能是降低直接从空气捕捉二氧化碳的成本，以应用于合成火箭燃料，取代目前使用的化石燃料。

多家美国媒体都注意到，马斯克早在2017年就对碳捕捉技术充满兴趣。他曾宣称：“从长远来看，使用太阳能从大气中取出二氧化碳，并与水结合，能制造火箭使用的燃料和氧气。”他在2019年再度提及这个想法，“在长远的未来，火箭飞行将实现净零碳排放。”

降低成本是关键

美国“大众机械”网站称，如今碳达标、碳中和等计划影响着各行各业。想要减少大气中的二氧化碳，除了减少排放外，还可以捕捉或封存二氧化碳。而直接从大气中收集二氧化碳是当今该领域中的新兴技术。

报道称，通过化学反应把二氧化碳转换为碳氢燃料的相关研究已有超过100年的历史，但至今进展不大，主要难点在于降低成本。目前全球最大的直接空气捕捉二氧化碳厂于9月在冰岛开始运作，每年预计可捕捉4000吨二氧化碳。据介绍，该工厂将空气吸入专门的分离设备后，空气经过特殊的固体吸收剂过滤器，可以去除二氧化碳并将其余的空气返回大气。当过滤器完全饱和时，只需要将其加热，就能释放高浓度的二氧化碳。后者与水混合后被泵入位于地下约1000米的玄武岩洞穴深处，这种碳化水与玄武岩反应，将产生碳酸盐矿物，从而达到固化二氧化碳的目的。但这项技术的关键在于成本和能耗。因为直接从空气中捕获二氧化碳，必须保证整个过程中不会释放更多的温室气体。该工厂之所以选择建在冰岛，就是因为当地拥有充足且环保的地热资源。考虑到全球二氧化碳的年排放量超过300亿吨，控制成本就显得极为重要。

彭博社称，想要降低捕捉或封存二氧化碳的成本，最简单的方法是扩大规模以压低成本，同时在运营中不断总结经验。加拿大碳工程公司正在苏格兰建造一个每年可以捕捉50万到100万吨二氧化碳的设施，有望在2026年投入使用。另一个方法就是加快创新研发的脚步，马斯克等富豪公开悬赏新技术的目的正在于此。

为殖民火星提供新思路

不过马斯克如此重视碳捕捉技术，很大程度上也与其太空殖民计划有关。马斯克早就提出利用“星舰”超级飞船将人类送往火星的规划，但如何才能有足够的燃料从火星返回地球？如果由飞船自行携带返航燃料，将占据宝贵的运载能力，非常不划算。

考虑到火星大气几乎完全由二氧化碳组成，马斯克设想在火星上通过收集二氧化碳制造甲烷，作为火箭的返程燃料。目前SpaceX公司为“星舰”飞船研制的“猛禽”火箭发动机就是以甲烷为燃料。由于火星大气中的二氧化碳含量远超地球，因此捕捉难度也要小得多。按照马斯克的设想，未来可以利用太阳能基础设施提供能源，利用催化剂让二氧化碳与火星上发现的水混合反应，从而产生甲烷。

就目前的技术发展而言，这种设想并非没有可能。今年9月，美国与中国科学家的联合研究论文发表在《自然·通讯》杂志上。他们在反应器中使用一种碳基催化剂，可以高效地将二氧化碳转化为甲烷。目前国际空间站已经使用类似技术清除航天员呼出的二氧化碳，并制造火箭燃料，使空间站保持轨道高度。但中美科学家使用的石墨烯催化剂转化效率更高。“未来将需要其他燃料。我们可以从二氧化碳中生产甲烷并用它们来生产其他下游物质。也许有一天，我们可以在火星上生活。”▲