南非的這家煤制油燃料廠是世界上最大的合成燃料設施。它也是地球上最大的二氧化碳排放者。

　　佩爾-安德斯·彼得森/蓋蒂圖片社關于能源獨立的討論， 可再生能源 和危險 碳排放 已經成為美國政治話語的重要組成部分。來自 總統 對于在公開抗議活動中舉著“不為石油而戰”標志的人來說，他似乎對尋找化石燃料替代品的方法感興趣。但并非所有替代品都是平等的。有些對環境更好;有些不是。有些是可再生能源;有些不是。 合成燃料即 合成燃料，只是解決發展中的能源危機的眾多解決方案之一。

　　但是，在這種情況下，術語“合成”可能會產生誤導。這并不一定意味著燃料是不自然的或人造的。美國能源情報署將合成燃料定義為“由煤生產， 天然氣 或生物質 原料 通過化學轉化“[來源： 美國能源信息署].這種轉化產生的物質在化學上與原油或加工燃料相同，但通過人工手段合成。常規原油自然存在于環境中，用于生產汽油和柴油等各種燃料。合成燃料原料，用于制造合成燃料的原材料，必須經過劇烈的化學和物理變化才能用作原油或加工燃料。

　　合成燃料的歷史比你想象的要久遠，盡管近年來研究和開發已經達到頂峰。合成燃料于1923年在德國首次研究，當時兩位科學家開發了一種稱為 費托反應.他們以自己命名的這個過程涉及將氣體轉化為液體燃料。雖然有菲托工藝的替代品，但它是當今制造合成燃料的最廣泛測試和廣泛使用的方法。

　　從歷史上看，合成燃料在第二次世界大戰德國首次廣泛用于為軍用車輛提供燃料。軸心國有限的石油儲量使合成選擇成為必要的替代方案[來源： 貝克爾].在1970年代，在廣泛的石油短缺中，美國對合成燃料進行了大量研究。這項研究最終有所下降，但最近又出現了一次高峰，因為對能源獨立和可持續性的擔憂已成為重要的政治話題。其他國家則更廣泛地使用合成燃料。例如，在南非，由煤和天然氣制成的合成燃料30年來一直是石油經濟的重要組成部分。

　　要了解不同類型的合成燃料以及每種合成燃料是如何生產的，請繼續閱讀。

　　合成燃料是如何產生的

　　油砂含有一種通過露天采礦提取的石油形式。

　　維羅妮克·德·維格里/蓋蒂圖片社要了解如何將各種原料轉化為液體合成燃料，您首先需要了解燃料的工作原理。 油，以及類似 汽油 由油制成，由稱為碳氫化合物的有機分子長鏈組成(因為它們含有氫和碳)。當這些碳氫化合物燃燒時，它們會分解并釋放能量，這些能量用于為燃料 發動機 在汽車、卡車、 飛機等。大多數有機物質，包括石油、煤炭、天然氣、植物廢物和污水，都含有碳氫化合物。今天的發動機設計用于使用汽油等石油衍生燃料。為了使合成燃料在這些發動機中工作，它們的碳氫化合物必須進行重組，使它們類似于石油和石油產品中的碳氫化合物。

　　合成燃料基本上有兩類， 合成原油 (合成原油)，和 費托液體.第一類包括用于生產的原料和工藝 合成原油，或合成原油。合成原油可用于與傳統原油相同的目的。它被用作原料。像傳統原油一樣，合成原油必須經過精煉和加工，以制造各種形式的石油基商業燃料，如 柴油、汽油和 煤油.

　　三種最受歡迎的合成原油來源是 超重油, 油頁巖 和 油砂.這些材料中的每一種都像傳統油一樣自然存在，但它們具有不同的物理性質和雜質量。例如，油頁巖是一種巖石，并且 油砂 是沙子和含油物質的柏油混合物 瀝青.這些合成原油原料暴露于不同水平的熱量、壓力和物理操作下，以生產出與天然原油具有相同碳氫化合物排列的物質。

　　加工合成原油原料往往會損害環境。由于它們比原油需要更多的加工，因此會產生更多的一氧化碳2 排放物和其他污染物[來源： 美國內政部].此外，收集原料通常涉及有害的環境實踐，如露天采礦。合成原油燃料作為石油替代品的一個優勢是，世界上有大量未開發的超重油、油頁巖和油砂儲量。當然，就像石油一樣，這些資源是不可持續的。它們最終也會用完。

　　費托合成燃料

　　第二種合成燃料，通常稱為費托液體，使用可以直接轉化為商業上可行的液體燃料的原料，基本上跳過了合成原油步驟。用于生產費托合成燃料的最常見原料包括 天然氣, 煤 和 生物量 (植物和植物廢物)。在F-T合成中，原料受到非常高的熱量 - 1，900華氏度(1，037.7攝氏度)或更高 - 以及產生一氧化碳和氫氣混合物的壓力，稱為 合成氣 (或 合成氣) [來源： 范比伯].該過程的這一步使費托液體燃料比原油或合成原油生產的燃料清潔得多。合成氣過濾掉后，可以很容易地從氣化爐中去除重金屬等雜質。碳和硫等氣體可以被過濾掉，這樣它們就不會在燃料燃燒時成為污染物。

　　接下來，將合成氣冷凝成液體形式。再次置于高溫和高壓下，將催化劑引入工藝中，通常是含有鐵或鈷的化合物。催化劑觸發氫氣和一氧化碳之間的化學反應，產生長鏈的碳氫化合物。不同的催化劑可以產生不同的烴結構。然后將這些碳氫化合物冷卻并冷凝成液體形式，并過濾。隨著合成形式的 柴油 燃料或 汽油，費托合成可生產工業潤滑油， 煤油 等產品。

　　與合成原油產品相比，費托液體燃燒得更干凈。這些合成燃料幾乎沒有顆粒物排放，比傳統燃料含有更少的氮氧化物，一氧化碳排放更少[來源： 美國環境保護署].當然，從長遠來看，那些使用可再生資源作為原料(如生物質)的合成燃料比那些使用化石燃料作為原料的合成燃料對環境更好。

　　美國政府在合成燃料方面擁有既得利益，因為它擁有豐富的煤炭、天然氣和工廠廢物等原料。僅考慮一種合成燃料，美國境內估計有1.3億噸未使用的生物質可用于生產合成燃料[來源：煤制油聯盟]。因此，美國軍方和其他政府機構近年來一直在推動研究合成燃料。中國和德國等其他國家最近也在探索合成燃料技術方面進行了投資[來源： 美國能源信息署].雖然合成燃料技術很有前途，但它的生產成本比石油汽油高得多。因此，除非油價大幅上漲，否則它很可能不會取代石油。