#碳中和##双碳目标##低碳##碳达峰#
【碳中和:凭“空”制出液态燃料】

“云里铜乌风作籁,天边金掌露成霜。”这句宋诗是对金铜仙人承露盘的生动描述,表明在古代人们就懂得从空气中“捕获”所需成分——水了。

两千多年后的今天,人们依然致力于研究如何有效利用空气。只不过如今的研究大大增加了科技含量,其中的趋势之一是注重空气中碳的转化与利用。例如,微藻生物固碳技术,利用空气中的二氧化碳生产燃料、化学品和食物等;二氧化碳甲烷化技术,通过金属催化,将二氧化碳转化为天然气,实现二氧化碳资源化利用。

今天,让我们关注——

瞄向空气中碳的转化利用

有人可能会问:为什么要重视空气中碳的转化和利用呢?这主要从两点考虑——

首先是从物质上看。作为碳基生命,生物都需要碳,所以很自然地想要把空气里的碳转化为食物。

其次是从能量上看。供能所需的有机物都含有碳,而它们释放能量后会变成二氧化碳散发到空气中。如果把这些二氧化碳再转化为储能物质,就可实现碳中和,即碳的收支相抵,减轻温室效应。

去年,中国科学家在实验室中首次实现从空气中的二氧化碳到淀粉分子的全合成,为应对粮食危机和气候变化提供了一条很有前景的策略。这是受光合作用启发,人类智慧对自然智慧的一种模仿。

无独有偶,近日瑞士苏黎世联邦理工学院的科研团队设计了一套利用阳光和空气直接生产液态烃或甲醇燃料的装置,为吸收和利用二氧化碳提供了又一条光明之路。

据顶级学术期刊《自然》杂志报道,这种装置在日常条件下运行,能在一天7小时的工作时间内生产32毫升甲醇。

众所周知,自然界有一条重要定律,那就是质量守恒。物质在化学反应过程中,原子种类不变,数目不增不减,只是发生重新结合,从一种连接方式转化为另一种连接方式。就像一个班级调换座位后重新划分小组一样,又进行重组,但班里的人没有变。

如果我们想要得到甲醇或其他液态烃类燃料,那么制备它们的原料也应含有同样元素,即碳、氢、氧。空气属于混合物,里面含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳以及其他物质。其中二氧化碳约占0.04%,水蒸气和其他杂质约占0.002%。

这就为以空气为原料生产液体燃料提供了可能:经由空气捕获装置收集和纯化,可得到较为纯净的二氧化碳(纯度98%)和水(污染物低于千万分之二)。

接下来的任务,就是把二氧化碳和水转化为燃料。

鉴于直接转化比较困难,一种权宜之计就是先把它们制备成合成气,即氢气和一氧化碳。这是制备许多化工原料的原料气。这套实验装置采用的方法是利用太阳能,驱动二氧化碳和水蒸气与三氧化二铈发生氧化还原反应,二氧化碳和水分别被还原为一氧化碳和氢气,而三氧化二铈被氧化为二氧化铈。氧化产物二氧化铈还可通过吸热,还原为氧气和三氧化二铈,便于再次循环利用。

市面上,三氧化二铈价格大约为1万元/吨,称不上昂贵,且可循环利用。合成气一氧化碳和氢气进入反应设备后,生成目的产物液态烃或甲醇,也就是空气燃料。

说到这里,大家或许会想到,二氧化碳合成淀粉的路线里,也有合成甲醇这一步,但那里用的是氢气还原,而这里用的是三氧化二铈还原。

“质”“量”兼优的能源利用方式

这条以空气为原料制备液态燃料的路线,理论上可行,实际上是否行得通呢?

首先让我们看一下产量。研究人员发现,该装置在正常工作条件下一天运行7小时,通过连续17次氧化还原循环,共获得96.2升的合成气。这些合成气,可在装置中进一步加工成甲醇。

装置测得的合成气单程摩尔转化率为27%,产生的甲醇纯度为65%。

剩余未转化的合成气经过6次循环转化后,最终总摩尔转化率为85%。一天运行7小时后,就得到了上述所提到的纯甲醇32毫升。这个产量的燃烧热和一盏功率为9瓦的日光灯照明15小时消耗的电量相当。

当然,这种设备并非只生产甲醇,通过选择具体的合成工艺,也可定制其他烃类燃料。

研究者认为,如果该项成果投入商业应用,将会创造巨大收益。例如,商业规模的太阳能燃料工厂可使用10个定日镜场,假设每个定日镜场收集100兆瓦的太阳辐射热能,系统总体效率为10%,那么每天就可生产95000升煤油,足够为一架载有325名乘客的空中客车提供从伦敦到纽约往返一趟的燃料。

这样看来,产量算是可观,那么这些燃料的质量如何呢?

我们和常规的航空燃料对比一下:目前生产航空煤油的常规方式是重油加氢裂化,产物中会不可避免地带有含硫化合物、含氮化合物、稠环芳烃、重金属等空气污染物。而通过该太阳能氧化还原装置生产出来的喷气燃料,通过燃烧测试表明,有害物质排放显著减少。相比之下,优势明显。另外,石油属于不可再生能源,而空气可源源不断地获取,从长远来看也更有前景。

在这个太阳能氧化还原装置里,二氧化碳和水在太阳能作用下会转化为液体燃料,而当液体燃料投入使用后又会生成二氧化碳和水。从物质角度考虑,碳排放和消耗相等,所以研究者称其为“碳中和的里程碑”。

从能量角度考虑,在燃料制备过程中,能量大多来自太阳能,而后续燃料燃烧又可根据需要转化为其他形式的能量。因此,这相当于间接利用了清洁能源。

面向未来发掘“清风”潜力

谈到这里,有人可能会质疑:为什么不直接制备氢气做燃料?这样就不再产生二氧化碳了呀!

其主要原因有两个:一是氢气作燃料,虽可减排,但不能吸收大气中已有的二氧化碳;二是限于目前的储氢技术,氢能在交通、家居等场景的普及还不现实。

其实,这项成果对未来最大的意义,并不是提供一个终极的能源生产方式,而是提供一个比较有性价比的固碳乃至碳中和手段,同时有望缓解碳氢燃料短缺且不可再生的危机。

此外,研究者算了一笔账:基于当前太阳能燃料系统的工作性能,空气捕获装置捕获量每年达到10万吨二氧化碳时,大约需要4500平方米的占地面积。假设系统总体效率为10%,那么这样一个太阳能燃料工厂每年将生产约3400万升燃料。相比之下,2019年全球航空煤油消耗量为4140亿升,若要完全满足全球需求,所有太阳能发电厂的总占地面积约为45000平方公里,相当于撒哈拉沙漠面积的0.5%。在人迹罕至的荒漠里,除了“大漠孤烟直,长河落日圆”的胜景之外,还可平添几分科技氛围。

这样看来,太阳能燃料系统原料易得、环境友好、占地面积并不大,似乎很容易推广。而实际上面临着诸多挑战:太阳能热化学燃料的初始投资成本很高,每升常规喷气燃料的成本通常不超过1美元,每升太阳能喷气燃料的成本却到了10美元。所以,其在短期内并不占优。

鉴于此,研究者拿出方案:呼吁政策支持,为第一代商用太阳能燃料发电工厂创造一个短期市场;实现自我提升,通过规模效应和流程优化,降低关键部件的生产成本,从而提升市场竞争力。

从质量守恒的角度来看,碳虽不会消失,但可转化为一种有益的存在形式,不管是淀粉还是燃料。这些转化途径都不是终极方式,也不是非此即彼。碳中和不会就此止步,未来会出现更多脱碳途径,各自发挥不同作用、适用不同条件。

“惟江上之清风,与山间之明月,耳得之而为声,目遇之而成色,取之无禁,用之不竭。是造物者之无尽藏也”。说出此话的北宋文学家苏轼尽管很有洞察力,但他或许想不到清风不仅能为“无米炊”,还能化作“万金油”。的确,到目前为止,我们还不知道二氧化碳究竟蕴藏着多大的转化潜力、存在多少种可能的用途。这一切,均取决于人类的想象力,这正是创新和改变的源泉。

2018年1月,我拥有了第一台PS4,也是我人生第一次在26岁高龄,开始玩游戏。

我从小并不是一个爱玩游戏的人,在别家小朋友跟我爸抱怨:“我家小孩,趁我不在家老玩游戏,拔了网线都不行!”的时候,我爸回来还洋洋得意跟我吹嘘,他绝对不会有这种顾虑。

那时候我对游戏有很浅薄的理解,在电脑课的时候稀里糊涂的打开过大家偷偷藏在文件深处的游戏,在一通莫名其妙的带兵操作之后,我脑袋顶长出了8个问号?全班同学迷恋的就是这么一种,搞不清阵营,不知道在玩啥,偶尔还要对方一通扫射的游戏?这怎么可能有我跌宕起伏的小说好玩?

一旦建立了这种狂妄的认知,从此,游戏和我就成了两条平行线,井水绝不犯河水那种。

直到开始工作,听身边的同事聊到了《风之旅人》。用他的话说,“这个游戏你只能控制移动,跳跃,没有任何武器和装备,你就是一个孤独的旅人,在沙漠,在山谷、在高塔、在雪域、在山丘处飞行。有时会有不知什么国家,什么性别,什么年龄的玩家出现,陪你走一段路程又消失,而你们的交流就是简单的‘布谷’,‘布谷’声。”

那是我第一次对游戏有了颠覆性的理解。原来,游戏是一种和小说一样,充满了庞大的世界观,充满了美学和艺术,充满了丰沛情绪的东西啊!!

最最入坑的,要数2018年4月,因工作的原因机缘巧合闯入了北京索尼影像技术学院,亲眼目睹了《战神》和《底特律》的发布,当时看着那么多游戏大神熟练的操作手柄,听着游戏背后创作者自身生活的改变,继而给游戏带来的翻天覆地的改变——曾经不可一世的战神奎爷,有了儿子之后,就像所有父亲拥有了软肋,不禁为巨大屏幕上那句“过去的我,以及现在的我,只能是你半个榜样”而动容。

如果你刚开始接触手柄,那内心一定对陌生的手柄非常恐慌,每走一步都小心翼翼,慌张的时候总忘记怎么转换视角,关卡一个又一个过不去,只能对着屏幕上巨大的“死亡”二字而焦躁不已。如果你是这么一个初学者,用《底特律:变人》作为启蒙游戏,定是一个绝佳的选择!当然这也是我最喜欢的游戏。

游戏里有一个场景,我印象特别深刻。

那是一个雨夜,游戏正好打到了身体残缺的马库斯在垃圾场艰难的匍匐,游戏里也下着灰暗的泥泞的雨,好像虚拟和现实不小心有了交叠。我的眼前都是散落的机器零件,好不容易给自己替换上能用的双腿,踉跄逃离的时候,必须经过一个只能侧身而过的小道,小道的两面墙上满是报废机器人,他们密密麻麻的伸出手触碰着我的身体,像此起彼伏的求救,手柄嗡嗡嗡的震动声,让我忘记了这是一个游戏,使得这短短的几秒路程显得尤为煎熬。

终于离开的时候,得知身上还有零件需要更换,找来找去发现一个报废的机器人身上刚好适配,就在想要拿走的一刻,他张开嘴喊着“慢着!求求您!别这么做!” 不行,我绝不能杀了他!可路痴如我,在垃圾场里找遍了,没找到替换的零件,自己身体里的零件电量也撑不住了,又害怕又着急,只能跑回去,下了很大的决心,按下了按钮。之后,我沉默的,在那个被我“杀死”的机器人面前站了很久很久。

不知道为什么,这件事在我脑海里一直挥之不去,难道那一刻我必须选择残忍吗?但心里的另一个生意又在安慰自己:也许,未来马库斯的成功都建立在这一夜,建立在这些牺牲的机器人之躯上。也或许从马库斯被拼好的那一刻起,马库斯已经不再代表他自己,而是代表着所有鲜活的,拥有情感和人格的,和我们人类无异的生命。

虽然我也是前几天,朋友来家里查看我解锁的关卡时我才知道,原来那个雨夜,是可以不杀死那个机器人就能获得零件的……

但你要问我会不会重玩这个游戏,我想我的答案是否定的。我从未想过解锁其他的剧情,我真切的把这个游戏当人生的选择来看待,无论是我当时是不小心按错了,还是我无法仔细思考脑子一热就做了选择,可这就是我啊,这就是由这些无数个看似不起眼的,微小的选择组成的,独属于我自己的故事。以及人生。

写到这里,突然关于游戏的记忆有点汹涌,不如说点好玩的瞬间~

记得某天半夜睡眼惺忪起来如厕,发现朋友——某手柄熟练玩家,在气鼓鼓的对着《战神4》生气,凑过去一看,发现他正卡在用斧子瞄准砍一个遥远的乌鸦,砍了八百遍砍不到,一度陷入怀疑自己是不是找错地方的绝望之中。当时还是手柄初级玩家的我,大手一挥,“让我来给你表演一个!”虽然只是开玩笑,但没想到……一键命中!这事直到现在我还会拿来嘲笑他来着。

PS游戏的绝妙之处在于,除了玩游戏,还能发现一些游戏意想不到的非常规乐趣——比如在《对马岛之魂》里试图拍电影海报或者作一首诗;在《麻布仔大冒险》游戏选择关卡的界面(都没进入主游戏),和朋友幼稚的比谁能打到谁而互相追着跑了十几分钟;把《死亡搁浅》休息室里的音乐,当家里的背景音乐循环播放等等等等……

游戏像一个容器一样,他储藏了作者的世界观,这世界观是开放的,你可以任自己像好奇宝宝一样,只是在门口窥探一眼,或像游客一样陶醉的浏览一番,或反叛的表达自己的观点。

游戏将繁杂的故事线,演员动情的演绎,精巧而贴切的音乐,令人爱不释手的原画作品,镜头的语言,光的语言,色彩的语言,技术的语言等等等等,这世界上所有试图表达的艺术方式和你链接在一起。这一切,你所做的只需是,塞入一张小小的光盘。

虽然,到现在我依然是个手柄马马虎虎玩家,玩《双人成行》打大boss的时候还是会气到跳脚,也没法像狂热的玩家一样,一遍一遍尝试直到打到白金为止,但我还是依然喜爱着游戏并不厌其烦的向身边的人推荐各种各样的游戏。

我觉得游戏正需要一些像我一样,也许曾经对游戏有过偏见的人,也许从小对故事充满了着迷的人,也许热爱着各种各样的艺术形又苦于不知如何将他们结合在一起的人,也许只是觉得生活有些朴素想要过一下英雄之瘾的人,也许只是经历一遍游戏里的人生就能对自己的生活有些豁然的人的尝试。

无论是16岁还是106岁,我可以拍着胸脯保证,你都能在游戏里找到共鸣与启发。

也许有一天,小说,漫画,电影,音乐的终极形式,或者说表达者的终极形式,会以开放式游戏的形式出现,或者它已经出现,成为我们身边可以随身携带的,流动的图书馆、音乐厅,博物馆,展览馆,电影院和启示录。

彩蛋:我把我的白色的手柄借给过不同的小伙伴玩,但几经周转下来,回到我手里的竟是一个黑色的手柄,一个迷彩的手柄和一个银色的手柄,我们家现在竟没有一个手柄是我最初的那个!!!估计是善良的玩家小伙伴们觉得用旧了偷偷买了新的还给我,我们心照不宣的,谁都没有说。

隐藏彩蛋:整理图片的时候,才发现,玩的最投入的《底特律》我竟没照过一张图片,只有一些模模糊糊,流程的奖杯截图,就当我全情投入的小小证明吧[doge]
#这里的故事,玩出别样境界#

#无奖竞猜# 上期答案揭晓,图中的物品是“立式吹风机”。品仕乐立式吹风机,解决吹头发时需要长时间拿着吹风机的烦恼。吹头发时只需坐在吹风机下即可完成。它不但具有普通吹风机的三挡风速,冷热风调节的常规功能,还根据立式吹风机的特点独创冷热循环风,避免长时间吹头发导致的温度过高。全向磁吸遥控能吸附于机身,坐着就能轻松调节吹风机。但在各种产品都在做“减法”追求轻量化的今日,对原本不算占地的家用吹风机进行“反向升级”变大是否是一种合理的思路呢,我个人认为可能是不太行得通的。另外,对于博主本人来说,不时会有用吹风机对头发进行造型的需要,这个立式吹风机显然无法满足,是否我在拥有一台立式吹风机之后还需要一台传统吹风机做造型需求呢?这是我对它提出的一个疑问,但还是为这个产品设计者独特的,具有创新精神的思路点个赞。


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