在脫碳的道路上，電子燃料聽起來像是靈丹妙藥，但我們並沒有足夠的備用電力來製造它們。
合成燃料有望在未來取代汽油。賽車運動將率先在2026年使用它，歐盟法律將其作為內燃機的暫緩執行。廣告承諾，沒有化石燃料的未來不一定是沒有汽油的未來。但是，燃燒石化產品，無論它們來自哪裡，仍然在燃燒石化產品。合成燃料的成本是他們的支持者沒有談論的。
我們生活在危險的時代。政府間氣候變化專門委員會的年度報告一版比一版更加直率。今年3月發表的第六份報告描述了我們需要採取的步驟，以“確保一個宜居的未來”。這不是一個充滿豐富資源和生物多樣性的美好未來，而是一個可以生存的未來。我們之所以處於這種境地，是因為我們花了兩個世紀的大部分時間挖掘化石燃料並燃燒它們，將碳和其他溫室氣體（如甲烷）排放到大氣中，造成了嚴重的全球變暖。
但是，即使氣候變化會產生多米諾骨牌效應（例如，隨着土地變暖，水滲入海洋，乾旱會滋生乾旱），從數學上講，我們仍然有時間採取行動。
然而，很明顯，我們不能被信任去做正確的事情。隨着我們的每一次失誤，我們搖搖晃晃的懸崖變得越來越薄，30年前可能已經擺在桌面上的一些解決方案，對於我們目前的情況來說並不是很好的選擇。
合成燃料就是其中一種解決方案。
什麼是合成燃料？
有許多類型的燃料都帶有“可持續”的標籤，這意味着它們是由較小比例的化石燃料製成的，或者完全不含化石燃料。它們的範圍從重複使用食用油作為柴油替代品，到分子構建然後精鍊甲醇。
合成燃料是後者。從理論上講，這個過程就像高中有機化學課上的一樣：碳氫化合物是由氫和碳組成的串，所以你把它們分開，再把它們重新組合在一起，直到你得到正確的那個。
這種合成，可以用你碰巧擁有的任何舊的碳和氫來完成 —— 如果你想把提煉原油或天然氣的過程不必要地複雜化，你甚至可以從化石燃料中提取它們。製造合成燃料的過程並不關心碳和氫從哪裡來，可持續地產生碳和氫對它們沒有純度優勢；這只是唯一合理的方法。
理論上，要製造一種合成燃料，你需要從空氣中捕獲碳，並使用清潔和可再生的電力通過電解水產生氫。然後你把碳和氫混在一起，讓它們經過一系列的過程，最終得到合成汽油。
當這種燃料燃燒時，它只是汽油，它會將捕獲的碳重新釋放回大氣中。但它不會從地下開採出更多的化石碳，這就是為什麼合成燃料的倡導者稱其為“碳中性燃料”。
這聽起來好得令人難以置信：為我們所有現有的、心愛的汽車、飛機和輪船提供碳中性、無負罪感的可再生燃料。但製造合成燃料的過程是真實的，也是可能的。
我們可以（在某些地方已經做到了）從空氣中捕獲碳。我們通過電解生產氫氣，儘管它只佔全球氫氣產量的4%。將甲醇轉化為汽油的費托工藝（fischer-tropsch process）是存在的，而且有催化劑和現有技術可以實現這一目標。
雖然，這個過程是一種非常枯燥的製造汽油的方法，但它並不局限於實驗室階段，而且每年都有更多的公司用這種方法製造燃料。2022年底，保時捷在智利南部開設了一個巨大的新工廠，並生產了第一桶全合成燃料；該公司計劃在2023年再釋放近1.1萬加侖。
上圖：保時捷的合成燃料生產概念圖。
德國剛剛敦促歐盟在2035年暫緩禁止生產新型內燃機汽車。條件是，這些汽車必須只能使用合成燃料（電子燃料）。當然，這可能聽起來像一個透明的遊戲，目的是影響排放限制，至少是為了大眾集團的利益。
到2026年，一級方程式f1賽事將轉向100%的合成燃料，其支線系列f2和3已經穩步提高了沙特阿美提供的燃料中可持續來源汽油的比例。全球石油化工公司中不乏希望成為汽油轉型的公司，這些公司可以堂而皇之地佩戴上碳中和的徽章。
不過，這裡有一個“但是”：合成燃料可能不是一個可行的解決方案。
能量方程
化石燃料是濃縮能源的重要來源。它們是一種有限但豐富的資源，因為數百萬年的時間和能量花在了將組成它們的有機物轉化為天然氣、石油和煤炭的過程中。
我們不需要人為生成這些。行星通過重力、壓力和時間，相當被動地完成了這個過程。但是，沒有一家經營合成燃料的公司能夠用同樣的方法盈利。燃料必須快速生產，而且要經過一系列的過程，這些過程都會涉及到巨大的能量損失。
以直接空氣碳捕獲為例。對於一種聲稱自己是“碳中性”的燃料來說，碳捕獲必須是構成它的碳氫鏈中“c”的來源。碳捕獲需要發生，以幫助我們減少大氣中的碳含量。但這個過程並不像聽起來那麼神奇，因為它是巨大的能源密集型。
上圖：合成燃料“碳中和”的理想狀態示意圖。
在我們需要改用可再生能源來生產我們已經使用的電力的同時，需求將會大幅增加。去年，歐洲各地頒布法令，限制夏季的空調和冬季的室外供暖。現在，在西班牙，商場或酒吧的空調設置在80˚f（27˚c）以下是非法的。在巴黎，任何人在小酒館外迷人的桌子上享用咖啡都會發現，法律規定酒吧加熱器必須關閉。
部分原因是歐洲正在發生的能源危機，部分原因是俄烏衝突。然而，氣候變化是另一個重要原因。由於河水水位過低，德國和法國利用河水冷卻核反應堆的能力被切斷，導致發電站的燃料供應中斷，從而導致發電中斷。
德國沒有足夠的能源在2022年正常運行，工業受到高價格的限制，公民被鼓勵限制生產。一條新的液化天然氣管道帶來了一些緩解，將通貨膨脹率從7.9%降至6%，但在不久的將來，產能不會過剩，價格也不會大幅下降。即使在當前的能源危機之前，閑置的能源發電能力也只夠製造一周的合成汽油。
在大西洋的另一邊，吱吱作響的電網使人們失去了與外界的聯繫。我們看到美國俄勒岡州的電線外殼幾乎融化，德克薩斯州因冰暴造成大面積停電。我們現在沒有多餘的能源或基礎設施來製造合成燃料，這將是一個非常嚴峻的挑戰。擺脫我們目前狀況的唯一途徑是需要大量的化石燃料，而這不可能再來自我們可靠的舊化石燃料能源供應。
在不久的將來，由於核聚變技術的缺乏，滿足未來十年的能源需求將是非常困難的。因此，像碳捕獲這樣的新工藝將需要更多的能源，這一事實提出了更大的挑戰。
捕獲碳，然後再進行另一個能源密集型過程，並最終將其釋放回空氣中，這是沒有意義的。30年前，這個過程可能是一個混亂的、仍然是能源密集型的選擇，以防止更多的化石碳進入大氣層，但現在，它正在採取我們需要的工具來解決我們的問題，並用它們來打擊我們。
捕獲碳，然後將其置於另一個能源密集型過程中，並最終將其釋放回空氣中，這是沒有道理的。30年前，這個過程可能是一個混亂的，仍然是能源密集型的選擇，以防止更多的化石碳進入大氣，但現在，它正在採取我們需要的工具來解決我們的問題，並用它們來打擊我們。
這就是碳。電解制氫也需要能量，這個過程的效率大約是75%，所以我們需要使用比我們從氫中得到的能量多四分之一的能量來製造氫，即使它被用於燃料電池汽車。燃料電池汽車的運行效率約為60%，這仍然比燃燒化石燃料汽車最高的40%左右的效率有進步。
大多數電動汽車的效率都在85%以上。所以，如果我們用能量直接給純電動汽車充電，而不是進行一個複雜的過程，那麼就會有更多的東西可供使用。製造1千瓦時的鋰離子電池存儲需要大約50千瓦時的能源，但對於一輛普通二手車來說，這些數字很快就會收支平衡。
一旦獲得氫和碳，它們就會結合形成甲醇或合成氣體燃料，又名“合成氣”。樂觀地說，246加侖（931升）的甲醇需要大約10-11兆瓦時的能量。這相當於一個普通美國家庭一年的用電量。
然後，使用美孚法（甲醇）或費托法（合成氣）將甲醇或合成氣進一步提煉成類似汽油的東西。所有這些步驟都需要資源，包括催化金屬和驅動機械的能源。當合成燃料進入油桶時，就已經消耗了大量的能量。
因為它是燃料，所以在燃燒過程中，其中一部分能量會轉化為動力，其餘的則會損失。在這個過程結束時，只有尾氣排放，並返回到另一個相同儲罐的泵中，希望再次循環它將首先釋放到大氣中的碳。
中立派
考慮到所需的能源和資源，所有這些都伴隨着某種碳成本，稱這一過程為“碳中和”只是一種營銷說辭。“碳循環”可能更準確。如果，合成燃料項目捕獲的碳，比製造燃料並隨後釋放到大氣中的碳多，那麼就更容易證明這一點。但這裡還是有一些相互矛盾的地方。
人們很容易相信效率是可以迅速提高的。也許會，但合成燃料不太可能像目前從地下開採石油並將其蒸餾成汽油的方法那樣，需要那麼少的能量。燃燒的低熱效率（很少有發動機的熱效率超過40%）意味着，即使是一個非常高效的製造燃料的過程（這也不是物理現實所能提供的）也將意味着最終的大部分損失。
當它到達汽車油箱時，燃料只是汽油，而不是魔法。人們對它的理解很差，也沒有做出多少努力來改變這一點。如果深入到細節中，合成燃料的前景就開始瓦解了。
以德國推動歐盟委員會提供的修正案為例，只要汽車只能使用合成的碳中性燃料，就允許銷售內燃機汽車。這是不可能的，因為汽車無法分辨出它所提供的液體的來源（儘管我相信某個地方的人正在摩拳擦掌，試圖讓它看起來像是可能的）。
從理論上講，可以要求在合成燃料中使用添加劑，否則汽車將無法行駛。但添加劑沒有理由不能用於化石汽油。
副作用
合成燃料前景的一個奇怪的徑流效應是，它使氫看起來更加合理。目前，幾乎所有工業上使用的氫都是由化石燃料產生的，但電解的效率正在提高，今年有一些很有希望的研究表明，氫可以從鹽水中產生，而不是從我們日益短缺的淡水中產生。電解效率也有了改進，有望達到95%的效率，在這一點上，它將成為一個更加嚴肅的命題。
禁止柴油車上路已經成為公共衛生的優先事項，尤其是在城市。汽車工業所隱藏的排放已經被證明嚴重影響着我們和我們的環境。但是，報廢我們幾年前還在激勵下購買的所有汽車是一場浪費的噩夢，甚至超過了個人司機的成本。
豐田已經在一款柴油卡羅拉上瞎折騰了幾年，它更換了幾個閥門，變成了一輛氫燃燒賽車。氫燃燒有一些問題，包括如果燃燒的溫度足夠高，它會產生一些與柴油燃燒相同的顆粒。另外，氫是一種相對低能耗的燃料，但它的最大優勢是，如果使用得當，它實際上是零負排放。
作為清潔能源未來的一部分，化石燃料公司正在推動氫的發展，對此持懷疑態度是正確的。但如果提升效率真的意味着它可以通過大規模電解生產，那麼我們可能不需要通過合成燃料工藝，來獲得我們可以投放到汽車中並立即減少排放的東西。
合成燃料可能是90年代的時尚，但那時候，我們仍然在世界上大部分地區禁止使用含鉛汽油。現在，我們需要更具挑戰性的解決方案來應對困難時期。當然，合成燃料可以維持賽車和老式汽車的運行，而且我確信，生產的每一加侖燃料都將在油箱中找到一個家。航空業每年要消耗600億加侖的燃料，而那些想繼續使用私人飛機的人很可能對價格不敏感，會把每一升燃料都搶購一空。
但就減輕我們所處的災難而言，合成燃料只是一個非常昂貴的次要選擇。
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