辛辛那提大学的工程师正在开发将温室气体转化为燃料的新方法，以应对气候变化并让宇航员从火星回家。
加州大学工程与应用科学学院助理教授 Jingjie Wu 和他的学生在反应器中使用碳催化剂将二氧化碳转化为甲烷。已故法国化学家保罗·萨巴蒂尔 (Paul Sabatier) 将其称为“萨巴蒂尔反应”，这是国际空间站用来从宇航员呼吸的空气中去除二氧化碳并产生火箭燃料以保持空间站处于高轨道的过程。
但吴的想法要大得多。
火星大气几乎完全由二氧化碳组成。吴说，宇航员一旦抵达这颗红色星球，就可以在这颗红色星球上制造他们需要的东西，从而节省返程所需燃料的一半。
“这就像火星上的加油站。你可以很容易地将二氧化碳泵入这个反应堆，并为火箭生产甲烷，”吴说。
加州大学的研究与莱斯大学、上海大学和华东理工大学的合作者一起发表在《自然通讯》杂志上。
吴通过研究电动汽车的燃料电池开始了他的化学工程职业生涯，但大约 10 年前，他开始在他的化学工程实验室研究二氧化碳转化。
“我意识到温室气体将成为社会的一个大问题，”吴说。“很多国家都意识到二氧化碳是我们社会可持续发展的一个大问题。这就是为什么我认为我们需要实现碳中和。”
拜登政府设定的目标是到 2030 年将温室气体污染物减少 50%，到 2050 年实现依赖可再生能源的经济。
“这意味着我们必须回收二氧化碳，”吴说。
吴和他的学生，包括第一作者和加州大学博士生张天宇，正在试验不同的催化剂，如石墨烯量子点——只有纳米级的碳层——可以增加甲烷的产量。
吴说，这个过程有望帮助缓解气候变化。但它在生产燃料作为副产品方面也具有很大的商业优势。
“这个过程的生产力是 10 年前的 100 倍。所以你可以想象进步会越来越快，”吴说。“在接下来的 10 年里，我们将有很多初创公司将这项技术商业化。”
吴的学生使用不同的催化剂不仅可以生产甲烷，还可以生产乙烯。乙烯被称为世界上最重要的化学品，用于制造塑料、橡胶、合成服装和其他产品。
“绿色能源将非常重要。在未来，它将代表一个巨大的市场。所以我想致力于它，”张说。
吴说，当与太阳能或风能等可再生能源结合使用时，由二氧化碳合成燃料在商业上变得更加可行。
“现在我们有多余的绿色能源，我们只是扔掉。我们可以将这些多余的可再生能源储存在化学品中，”他说。
该过程可扩展用于可产生大量二氧化碳的发电厂。而且它是有效的，因为转化可以在产生过量二氧化碳的地方进行。
吴说，二氧化碳燃料生产的进步让他更有信心人类将在他有生之年踏上火星。
“现在如果你想从火星回来，你需要带两倍的燃料，这很重，”他说。“而且在未来，你将需要其他燃料。所以我们可以用二氧化碳生产甲醇，然后用它们生产其他下游材料。也许有一天我们可以生活在火星上。”
