南非的這家煤制油燃料廠是世界上最大的合成燃料設(shè)施。它也是地球上最大的二氧化碳排放者。

　　佩爾-安德斯·彼得森/蓋蒂圖片社關(guān)于能源獨(dú)立的討論， 可再生能源 和危險 碳排放 已經(jīng)成為美國政治話語的重要組成部分。來自 總統(tǒng) 對于在公開抗議活動中舉著“不為石油而戰(zhàn)”標(biāo)志的人來說，他似乎對尋找化石燃料替代品的方法感興趣。但并非所有替代品都是平等的。有些對環(huán)境更好;有些不是。有些是可再生能源;有些不是。 合成燃料即 合成燃料，只是解決發(fā)展中的能源危機(jī)的眾多解決方案之一。

　　但是，在這種情況下，術(shù)語“合成”可能會產(chǎn)生誤導(dǎo)。這并不一定意味著燃料是不自然的或人造的。美國能源情報署將合成燃料定義為“由煤生產(chǎn)， 天然氣 或生物質(zhì) 原料 通過化學(xué)轉(zhuǎn)化“[來源： 美國能源信息署].這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的物質(zhì)在化學(xué)上與原油或加工燃料相同，但通過人工手段合成。常規(guī)原油自然存在于環(huán)境中，用于生產(chǎn)汽油和柴油等各種燃料。合成燃料原料，用于制造合成燃料的原材料，必須經(jīng)過劇烈的化學(xué)和物理變化才能用作原油或加工燃料。

　　合成燃料的歷史比你想象的要久遠(yuǎn)，盡管近年來研究和開發(fā)已經(jīng)達(dá)到頂峰。合成燃料于1923年在德國首次研究，當(dāng)時兩位科學(xué)家開發(fā)了一種稱為 費(fèi)托反應(yīng).他們以自己命名的這個過程涉及將氣體轉(zhuǎn)化為液體燃料。雖然有菲托工藝的替代品，但它是當(dāng)今制造合成燃料的最廣泛測試和廣泛使用的方法。

　　從歷史上看，合成燃料在第二次世界大戰(zhàn)德國首次廣泛用于為軍用車輛提供燃料。軸心國有限的石油儲量使合成選擇成為必要的替代方案[來源： 貝克爾].在1970年代，在廣泛的石油短缺中，美國對合成燃料進(jìn)行了大量研究。這項(xiàng)研究最終有所下降，但最近又出現(xiàn)了一次高峰，因?yàn)閷δ茉椽?dú)立和可持續(xù)性的擔(dān)憂已成為重要的政治話題。其他國家則更廣泛地使用合成燃料。例如，在南非，由煤和天然氣制成的合成燃料30年來一直是石油經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

　　要了解不同類型的合成燃料以及每種合成燃料是如何生產(chǎn)的，請繼續(xù)閱讀。

　　合成燃料是如何產(chǎn)生的

　　油砂含有一種通過露天采礦提取的石油形式。

　　維羅妮克·德·維格里/蓋蒂圖片社要了解如何將各種原料轉(zhuǎn)化為液體合成燃料，您首先需要了解燃料的工作原理。 油，以及類似 汽油 由油制成，由稱為碳?xì)浠衔锏挠袡C(jī)分子長鏈組成(因?yàn)樗鼈兒袣浜吞?。當(dāng)這些碳?xì)浠衔锶紵龝r，它們會分解并釋放能量，這些能量用于為燃料 發(fā)動機(jī) 在汽車、卡車、 飛機(jī)等。大多數(shù)有機(jī)物質(zhì)，包括石油、煤炭、天然氣、植物廢物和污水，都含有碳?xì)浠衔铩＝裉斓陌l(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)用于使用汽油等石油衍生燃料。為了使合成燃料在這些發(fā)動機(jī)中工作，它們的碳?xì)浠衔锉仨氝M(jìn)行重組，使它們類似于石油和石油產(chǎn)品中的碳?xì)浠衔铩?/span>

　　合成燃料基本上有兩類， 合成原油 (合成原油)，和 費(fèi)托液體.第一類包括用于生產(chǎn)的原料和工藝 合成原油，或合成原油。合成原油可用于與傳統(tǒng)原油相同的目的。它被用作原料。像傳統(tǒng)原油一樣，合成原油必須經(jīng)過精煉和加工，以制造各種形式的石油基商業(yè)燃料，如 柴油、汽油和 煤油.

　　三種最受歡迎的合成原油來源是 超重油, 油頁巖 和 油砂.這些材料中的每一種都像傳統(tǒng)油一樣自然存在，但它們具有不同的物理性質(zhì)和雜質(zhì)量。例如，油頁巖是一種巖石，并且 油砂 是沙子和含油物質(zhì)的柏油混合物 瀝青.這些合成原油原料暴露于不同水平的熱量、壓力和物理操作下，以生產(chǎn)出與天然原油具有相同碳?xì)浠衔锱帕械奈镔|(zhì)。

　　加工合成原油原料往往會損害環(huán)境。由于它們比原油需要更多的加工，因此會產(chǎn)生更多的一氧化碳2 排放物和其他污染物[來源： 美國內(nèi)政部].此外，收集原料通常涉及有害的環(huán)境實(shí)踐，如露天采礦。合成原油燃料作為石油替代品的一個優(yōu)勢是，世界上有大量未開發(fā)的超重油、油頁巖和油砂儲量。當(dāng)然，就像石油一樣，這些資源是不可持續(xù)的。它們最終也會用完。

　　費(fèi)托合成燃料

　　第二種合成燃料，通常稱為費(fèi)托液體，使用可以直接轉(zhuǎn)化為商業(yè)上可行的液體燃料的原料，基本上跳過了合成原油步驟。用于生產(chǎn)費(fèi)托合成燃料的最常見原料包括 天然氣, 煤 和 生物量 (植物和植物廢物)。在F-T合成中，原料受到非常高的熱量 - 1，900華氏度(1，037.7攝氏度)或更高 - 以及產(chǎn)生一氧化碳和氫氣混合物的壓力，稱為 合成氣 (或 合成氣) [來源： 范比伯].該過程的這一步使費(fèi)托液體燃料比原油或合成原油生產(chǎn)的燃料清潔得多。合成氣過濾掉后，可以很容易地從氣化爐中去除重金屬等雜質(zhì)。碳和硫等氣體可以被過濾掉，這樣它們就不會在燃料燃燒時成為污染物。

　　接下來，將合成氣冷凝成液體形式。再次置于高溫和高壓下，將催化劑引入工藝中，通常是含有鐵或鈷的化合物。催化劑觸發(fā)氫氣和一氧化碳之間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生長鏈的碳?xì)浠衔铩２煌拇呋瘎┛梢援a(chǎn)生不同的烴結(jié)構(gòu)。然后將這些碳?xì)浠衔锢鋮s并冷凝成液體形式，并過濾。隨著合成形式的 柴油 燃料或 汽油，費(fèi)托合成可生產(chǎn)工業(yè)潤滑油， 煤油 等產(chǎn)品。

　　與合成原油產(chǎn)品相比，費(fèi)托液體燃燒得更干凈。這些合成燃料幾乎沒有顆粒物排放，比傳統(tǒng)燃料含有更少的氮氧化物，一氧化碳排放更少[來源： 美國環(huán)境保護(hù)署].當(dāng)然，從長遠(yuǎn)來看，那些使用可再生資源作為原料(如生物質(zhì))的合成燃料比那些使用化石燃料作為原料的合成燃料對環(huán)境更好。

　　美國政府在合成燃料方面擁有既得利益，因?yàn)樗鼡碛胸S富的煤炭、天然氣和工廠廢物等原料。僅考慮一種合成燃料，美國境內(nèi)估計(jì)有1.3億噸未使用的生物質(zhì)可用于生產(chǎn)合成燃料[來源：煤制油聯(lián)盟]。因此，美國軍方和其他政府機(jī)構(gòu)近年來一直在推動研究合成燃料。中國和德國等其他國家最近也在探索合成燃料技術(shù)方面進(jìn)行了投資[來源： 美國能源信息署].雖然合成燃料技術(shù)很有前途，但它的生產(chǎn)成本比石油汽油高得多。因此，除非油價大幅上漲，否則它很可能不會取代石油。