美国军方为何计划开始生产自己的航空燃料

飞机发动机的燃油在燃烧之前，是以化石燃料的形式在地下诞生的。但美国军方正在探索生产这种燃油的新方法，即在需要使用的地方现场合成。他们刚刚宣布与布鲁克林的 Air Company 公司签订了一份价值高达 6500 万美元的合同，该公司开发了一种合成燃料，其原材料无需从地下开采。

在宣布合同时，美国国防部指出，它既关注安全问题，也关注环境问题。国防部指出，将飞机燃料送到需要的地方“通常需要轮船、加油机和车队的配合。”军方补充说，这些运输机制“可能变得极其脆弱”。

以下是这种燃料的工作原理、军方感兴趣的原因以及这种方法的优点和缺点。

合成喷气燃料的化学性质

国防部的这项计划名为 SynCE 项目，发音为“sense”，代表“对抗环境合成燃料”。军方所说的对抗环境是指可能发生冲突的空间，例如战场。

Air Company 燃料的组成部分包括氢和碳，整个过程需要能源。Air Company 首席技术官兼联合创始人 Stafford Sheehan 表示：“我们从可再生电力开始。”他补充说，电力用于“将水分解成氢气和氧气，这样我们就得到了绿色氢气。”

但燃料也需要碳，所以公司需要二氧化碳来获取这种元素。“对于 SynCE 项目，我们正在寻找现场直接空气捕获或直接海洋捕获技术，”他说。但更广泛地说，他补充说，“我们从各种来源捕获二氧化碳。”他指出，目前他们的来源是“生物燃料生产副产品”的二氧化碳。

因此，该配方的成分需要二氧化碳，以及来自水的氢气。这些元素在固定床流动反应器中结合，这是“一堆装有催化剂的管道的奇特说法”，或者更简单地说是“装有岩石的管道”，Sheehan 说。

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喷气燃料本身主要由碳和氢组成的分子（称为石蜡）组成。例如，其中一些石蜡被称为正构石蜡，即碳原子与氢原子相连的直线。此外，还存在称为芳香族化合物的碳氢化合物。

“你需要有这些芳香族化合物，才能制造出与化石燃料完全相同的喷气燃料，”他说，“而且与化石燃料完全相同非常重要，因为所有发动机都是设计为使用化石燃料来运行的。”

好了，化学就说这么多。重点是这种燃料是人工合成的，不是从地下开采出来的，可以直接替代飞机上常用的精炼恐龙汁。“实际上，你可以用我们的工艺制造喷气燃料，而且燃烧更清洁，产生的尾迹更少，”他说。不过，燃烧时仍会排放碳。

为什么国防部感兴趣

该项目涉及一些政府实体，包括空军和国防创新部门，后者充当着军方和商业部门之间的桥梁。那么他们将在哪里开始制造这种新燃料呢？“我们计划将这项技术与几个联合基地的其他可再生能源项目结合起来，包括太阳能、地热能和核能，”国防创新部门的项目经理杰克·瑞安（Jack Ryan）通过电子邮件表示。“虽然我们目前还不能分享确切的位置，但该项目最初将设在美国本土，然后随着时间的推移，我们预计机器尺寸的减小将允许系统模块化并用于操作环境。”

瑞安表示，如果能在实际操作中生产燃料，那么在未来的冲突中，这种做法可能会大有裨益，因为油罐车等地面车辆可能会成为攻击目标。例如，2004 年 4 月 9 日，在伊拉克，一场被称为“耶稣受难日伏击”的袭击导致多人死亡；正如《洛杉矶时报》在 2007 年关于该事件的长篇文章中所指出的那样，当时一支大型美国车队正在伊拉克巴格达“紧急向机场运送飞机燃油”。

瑞安说：“通过开发和部署现场燃料生产技术，我们的联合部队将更具弹性和可持续性。”

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非营利组织国际清洁交通委员会的项目负责人尼基塔·帕夫伦科 (Nikita Pavlenko) 表示，他对这一消息感到兴奋。“这也可能还需要很长一段时间，”他补充道。“Air Company 仍处于商业化的非常非常初级的阶段。”

这些类型的燃料被称为电子燃料，用于电燃料，数量不多，价格也不便宜。“我预计经济性和可用性将成为巨大的制约因素，”他说。“仅基于绿色氢 [和] 二氧化碳的潜在成本，你最终可能会得到比传统燃料贵得多的东西。”至于他们能够合成多少燃料，DIU 的 Ryan 表示，“一开始的数量会比较少，为现有的燃料供应和基础微电网提供弹性”，然后从那里开始增长。

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但帕夫伦科表示，这类燃料确实具有环保效益，尽管重要的是它们使用的氢气是通过绿色方式产生的，例如来自可再生能源。燃料在燃烧时仍会排放碳，但这些好处是存在的，因为燃料是通过首先从大气中吸收二氧化碳或防止其离开烟囱而产生的。即使是烟囱方案对帕夫伦科来说也是环保的，因为“你只是从大气中借用了二氧化碳，只是延迟了它进入大气，而不是将地下数百万年的东西取出并释放出来。”（一个警告是，理想情况下，首先不会有烟囱喷出可以捕获的二氧化碳。）

国防创新部门表示，他们对多种获取二氧化碳的方式感兴趣，但最热衷于从空气或海洋中获取二氧化碳。国防创新部门的项目经理马特·帕伦博通过电子邮件表示，这是因为这两种方法“具有双重目的，既可以从空气/水中吸收二氧化碳，又可以为合成燃料工艺提供原料”。帕伦博还指出，他预计这份合同的期限将持续约两到五年，并认为这项工作将持续下去。