中科院突破CO₂轉航油技術 助解能源危機與碳排困局

中東地區戰火持續燃燒,導致全球能源價格飆升,在此背景下,可持續燃料的研發工作正變得日益關鍵。近期,中國科學院上海高等研究院(簡稱「上海高研院」)對外公佈了一項最新科研成果:一項能將溫室氣體轉化為航空燃料的新型技術。在實驗室環境下,該技術已實現了每克催化劑每小時產出252.7毫克航空煤油的收率,並通過了長達800小時的連續運行穩定性驗證,這為航空業實現碳循環開闢了一條全新路徑。這一突破同時標誌着中國科學家的研究成果正有效推動「廢棄物」向「原材料」的轉變,溫室氣體變身航空燃料的願景正從實驗室穩步邁向產業化應用階段。
有產業專家分析認為,此類兼顧轉化效率與工程穩定性的技術路線,有望在未來五至十年的可持續燃料市場中發揮核心作用,並有潛力成為航運及航空業實現深度脫碳的主流解決方案之一。
世界銀行於4月28日發佈預測指出,若中東戰事所引發的嚴重能源供應中斷能夠在今年5月之內結束,2026年全球能源價格仍將大幅上漲24%。世界銀行預計,2026年布倫特原油的平均價格將達到每桶86美元,明顯高於2025年的每桶69美元。而在最惡劣的情景下,倘若未來數月能源供應持續中斷,或相關基礎設施遭受進一步破壞,2026年布倫特原油均價可能飆升至每桶95至115美元。面對成本急劇上揚,多家航空公司正面臨「有價無油」的困境,部分航司已被迫削減航班服務,全球航空運輸業因而遭遇嚴峻挑戰。上海高研院研發的這項將二氧化碳轉化為航空燃料的新技術,有望成為應對這一困局的可行方案之一。

有望從實驗室走向產業化
上海高研院公佈的資料顯示,借助綠色氫氣將二氧化碳(CO₂)轉化為乙醇、航空煤油等可持續燃料,不僅能夠緩解全球對化石能源的過度依賴、有助於保障國家能源安全,同時也對我國實現碳達峰與碳中和(雙碳)目標具有積極意義。本次公佈的研究成果已於4月15日發表於該領域的權威學術期刊《ACS催化》(ACS Catalysis)上,該研究重點聚焦於將二氧化碳直接轉化為長鏈化學品,而這些化學品可進一步加工製成航空燃料。
整個轉化過程類似於「逆向燃燒」:廢氣與水發生化學反應,分子重新組合,最終生成具有高能量密度的液體燃料。實驗結果表明,在特定反應條件下,研究團隊所構築的催化劑每克每小時可生成453.7毫克的重質烯烴——這是構成液體燃料的基本組分。其中,能夠直接轉化為航空燃料的部分達到了252.7毫克。此外,該催化劑在長達800小時的連續測試中表現出極高的穩定性,充分展示了其未來在工業場景中的應用潛力。
「二氧化碳製可持續燃料領域接連取得重要進展,確實令人感到振奮。不斷推進的研究結果都指向同一個趨勢:溫室氣體轉變為工業原料正從實驗室階段穩步邁向產業化。」碳衡科技聯合創始人黃彥翔表示。
綠色燃料迎來發展機遇
今年,「綠色燃料」不僅被首次寫入中國政府工作報告,更被國家視為提升能源安全、降低碳排放、增加可再生能源消納的重要戰略方向,整個行業正迎來前所未有的發展機遇。
「我們在日常工作中深度接觸了航運、航空、化工等行業客戶的減碳需求與實際痛點。一個越來越清晰的趨勢是:下游企業對綠色燃料的需求正轉向『既要低碳、又要能驗證、還要成本可控』。」黃彥翔直言,上海高研院此次在催化劑穩定性和產物選擇性上的突破,精準切中了產業化過程中兩個最關鍵的堵點——即能否實現連續穩定生產,以及能否高選擇性地獲得目標產物。「特別是二氧化碳轉化生成乙醇的這條技術路線,既可直接用作綠色化工原料,又能經由醇噴路線對接航空燃料市場。這種『柔性輸出』的特點,使其能夠同時服務多個下游應用賽道,市場適應空間非常大。我們認為,這類兼顧轉化效率與工程穩定性的技術路線,將在未來五到十年的可持續燃料市場中扮演關鍵角色,也有望成為航運及航空業實現深度脫碳的主流方案之一。」
不過,黃彥翔亦提醒,一種燃料是否真正稱得上「可持續」,不能僅看其轉化效率和選擇性,更需審視其全生命周期的碳排放表現。他透露,「針對這類新型的二氧化碳製燃料路徑,我們也正在探索搭建產品碳足跡模型,爭取實現從原料碳來源、用能結構到最終產品碳強度的全鏈條追蹤,並為每一批次燃料生成可驗證的碳標籤。當技術走向認證與交易環節時,一套扎實的碳數據基礎,或許就能成為綠色燃料進入國際市場通行證的重要組成部分。」
業界心聲|推動工業低碳轉型 破解減排難題
「綠色電化學應用正從實驗室走向產業化,當前研究的三大核心方向主要圍繞綠氫經濟、碳循環利用與高端電合成化學品。這些領域的探索有望為能源結構優化及高端化學品自主供應提供新的可行路徑。」PeroPure清越科技相關負責人表示。對於綠色電化學產業從實驗室走向現實應用,該負責人強調:「技術突破只是第一步,工程化、成本控制、穩定性以及系統集成才是成果轉化的真正難點。」
該負責人坦言,以工業場景為例,一般要求設備與催化劑具備數千小時的穩定運行能力,「目前實驗室的短期測試難以覆蓋複雜工況下可能出現的衰減、腐蝕等問題,這也是當下許多科研機構重點攻關的方向。同時,綠色電化學產業需要聯動可再生能源發電、電解設備、碳捕集、產物分離等多個環節,任何一個環節脫節都會影響整體效率,這對企業的系統設計與整合能力提出了極高要求。」
探索綠色電化學應用新方向
目前,市場上已有多家企業正在積極探索綠色電化學應用的新方向。以清越科技為例,該負責人表示,其研發團隊以水和電為唯一原料,依託自主研發的高選擇性催化劑與冷凝式反應器,成功實現了原位G4級高純度過氧化氫的製備。「這為破解高端化學品『卡脖子』問題打開了一條新思路,可直接滿足如芯片製造清洗環節的嚴苛要求。當前,我們的產品已經在家電領域實現了實際應用。」
「就目前市場發展而言,氫能是相對技術最成熟且最具潛力的綠色能源,而上海高研院的這項技術為綠色低碳轉型提供了全新的解決方案。」上海綠鏈匯數字科技有限公司副總裁徐輝這樣表示。行業正滿懷期待,希望推動溫室氣體治理實現範式升級——不再僅將其視為亟待減排的全球性環境難題,而是通過碳捕集、電催化轉化等前沿技術,將二氧化碳等溫室氣體進行資源化利用,轉化為可持續、可量產的穩定燃料來源,從而為工業低碳轉型開闢一條全新的可行路徑。
綠色低碳|搶佔可持續航空燃料賽道 產業化加速
內地已有多家企業佈局「空氣變航油」這一新興賽道,產業化進程正不斷提速。今年年初,由特斯拉前高管任宇翔創立的上海碳生萬物科技有限公司(下稱「碳生萬物」)宣佈,其在臨港新片區設立的研發創新中心已正式投入運營。據了解,該中心致力於通過可再生能源電解水製取「綠氫」,再與從空氣中捕集的二氧化碳進行催化合成,最終產出符合國際標準的可持續航空燃料。
同時,碳生萬物還對外發佈了首條工藝線。據介紹,該工藝線是全球首個直接空氣碳捕集(DAC)製備可持續航空燃油產業化項目的關鍵載體,核心圍繞DAC、電解、費托合成三大流程構建閉環體系,全程以可再生能源為驅動,無化石能源參與,真正實現了碳源替代與綠色低碳發展的有機結合。
中企將在寧夏建千噸級中試基地
與此同時,上海尚能綠航新能源發展有限公司於去年底公佈,其集合碳捕集應用、二氧化碳加氫氣合成航空煤油技術成果的「從空氣到航空煤油」原型機,早前已在上海建成並成功出油,在全球範圍內率先完成了從空氣中捕獲二氧化碳直接轉化為航空燃料的全流程驗證。尚能綠航董事長趙晨表示,公司研發了「二氧化碳直接加氫一步法合成SAF」新技術,通過高性能催化劑,在合適反應條件下可將二氧化碳和氫氣直接轉化為以鏈烴為主的液態燃料。實驗結果顯示,二氧化碳單程轉化率超過50%,航煤選擇性達到70%以上。
碳生萬物還公佈,2026年將在寧夏建設千噸級中試基地,並計劃於2027年落地國內首個5萬噸級可持續航空燃油(SAF)商業項目,逐步推進技術的工業化放大與成本優化。任宇翔此前表示,該新技術在當前情況下仍然存在能耗高、成本高的現實問題,但隨著規模化效應的形成,這一狀況有望得到改變,「一旦中國的企業能夠大量地參與這件事情,成本就會大規模下降。」



