节能器：为什么乙醇梦想不切实际

如果我告诉您我已经创建了一种从海水中提取纯金的工艺，您可能会认为这是一个了不起的成就。如果我发表新闻稿说这些事实，那很可能会引起轰动。

实际上，海洋中确实含有大约2000万吨的溶解金，按当前现货市场价格计算，价值近万亿美元。但是您可能已经注意到，我忽略了一个非常重要的事实。

我还没有提到使用我设计的工艺生产一盎司黄金的成本。这似乎是一个重要的细节，所以我解释说，生产成本仅为每盎司50,000美元左右（今天价值约1,265美元），但我确信只要有足够的投资（可能还有一些政府补贴），我就能得到成本降低到更合理的水平。（这是我们为一些先进的生物燃料提供补贴的方式，这些生产成本比可以认为经济的价格高出一个数量级）。

读者立即理解了这个问题。您生产产品所花的钱不会超过您可以卖出的东西。但是将等式改为能量而不是金钱，人们突然忘记了这一教训。否则他们无法识别正在发生的事情。

这使我想起了今天的文章，我被迫经常重申：在能源世界中，就像大多数其他人一样，没有免费的午餐。

本月初，能源部橡树岭国家实验室（ORNL）发表了一篇研究论文，题为“使用铜纳米粒子/ N掺杂石墨烯电极将CO2高选择性电化学转化为乙醇”。该论文报道了一些真正有趣的科学，研究人员在得出结论时受到了衡量和谨慎。

但是随着媒体试图将其描绘成“圣杯”，“游戏规则改变者”，“重大突破”或“解决气候变化的解决方案”，翻译工作中有些失落。一个故事说，这种好处是难以想象的。在我看来，部分问题是能源部的新闻稿标题为“科学家意外将二氧化碳转化为乙醇”。

人们对科学是如何完成的误解充斥着“偶然”一词。许多人以浪漫的观点认为，改变游戏规则的尤里卡发现只是在等待下一次幸运事故，因此，当他们阅读此标题时，翻译就变成了“新发现解决了气候变化”。

那是因为公众喜欢它的能源奇迹。人们喜欢这样的想法：可以在水上行驶的汽车或每加仑行驶400英里的汽车（当然，GM和Ford可以抑制这种情况），或者可以在油箱中弹出的魔术药丸，可以大大提高燃油效率。因此，这种故事具有病毒性也就不足为奇了（与揭穿这些病毒性故事的文章形成鲜明对比）。

为了了解实际情况，让我们考虑热力学的基本原理。

如果您燃烧包含碳，氢和氧的混合物（例如汽油，乙醇，木材，天然气），则燃烧反应将产生热量，二氧化碳和水。这些是燃烧产物。

可以逆转燃烧反应并将水和二氧化碳转化回燃料。但是你必须增加热量。大量的热量。多少？首先，燃烧燃油所带来的收益不止这些。在不推翻150年来观察和确认的科学定律的情况下，没有新的催化剂，也没有偶然的或其他发现，不会绕开这个根本问题。

鉴于此，我们可以立即对这个过程说些什么？回到热力学的基础上，我们可以毫无疑问地说，该过程消耗的能量大于产生的能量。换句话说，要生产1英制热量单位（BTU）的乙醇，将需要最初消耗超过1 BTU的能量（并产生CO2排放量）。最终将消耗掉1 BTU的乙醇。乙醇消耗后的净效应是，每生产BTU的乙醇，排放量相当于2 BTU以上。或者，直率地说，除非该过程可以在过量的可再生能源或核能上运行（以下更多内容），否则将二氧化碳转化为乙醇实际上会恶化净二氧化碳排放量。

现在，相关研究人员当然知道这一点。他们实际上在文件中承认，该过程不太可能在经济上可行。据我所知，他们还没有故意误导任何人。

但是，在报道这个故事方面，公众被误导了。我听说这项研究被描述为“一种从大气中去除二氧化碳的有效方法。”不，那根本不是研究人员声称的那样。他们声称法拉第效率高达63％。换句话说，过程中使用的电的63％用于反应。他们进一步说，生产的产品中有84％是乙醇。那就是标题的“高选择性”部分。

但这根本没有说明从大气中除去二氧化碳以使其能够参与该反应所需的能源消耗。这是巨大的能源成本，因为大气中二氧化碳的含量仅为百万分之400。或在被动清除的情况下（这是植物通过光合作用完成的工作），该过程非常缓慢。

高的法拉第效率和选择性也几乎没有提供有关将纯净的二氧化碳转化为纯净的乙醇所需的全部能量的信息，但是我们已经知道，它比乙醇中所含的能量还多。而且可能更多，并且可能导致更多的二氧化碳排放。

有一种方法可以使像这样的耗能过程可行，并且如果您有便宜的过剩能源，那可能会被浪费掉。例如，如果风电场或核电站产生的电力远远超过电网所能承受的水平，则可以设想将多余的电力倾销到这种过程中。从理论上讲，这可以减少二氧化碳的排放，但是有很多警告需要进行更长的讨论。这样一个断断续续的过程带来了自己的一系列问题，然后是一个问题，那就是这是否真的是对剩余能源的最佳利用。

最重要的是，如果有人提出了将空气，水或二氧化碳转化为燃料的方案，则必须消耗比其产生的更多的能量。这是一个能量吸收器。

现在，我需要在完成该过程的赠款提案编写后立即回到处理海水的过程。

作者：罗伯特·拉皮尔（Robert Rapier）通过Energy Trend Insider