1923年，德國科學(xué)家費(fèi)舍爾和托普希發(fā)明了煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)高碳化學(xué)品和液體燃料的費(fèi)托過程。該過程并不完美，除產(chǎn)生大量的二氧化碳以外，還要消耗大量的水，且產(chǎn)物選擇性差，后續(xù)處理還要消耗很多能量。

如今，這一過程被中科院大連化物所的研究人員顛覆——他們摒棄了高水耗和高能耗的水煤氣變換制氫過程，直接采用煤氣化產(chǎn)生的混合氣體(經(jīng)純化)，高選擇性地獲得低碳烯烴。當(dāng)一氧化碳單程轉(zhuǎn)化率為17%時(shí)，低碳烴類產(chǎn)物的選擇性達(dá)到94%，其中低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)的選擇性大于80%。打破了傳統(tǒng)費(fèi)-托合成過程低碳烯烴的選擇性最高為58%的極限。

“新的過程通過以一氧化碳替代氫氣來消除反應(yīng)過程中生成的氧原子，在反應(yīng)不改變二氧化碳總排放的情況下，開創(chuàng)了一條低耗水(結(jié)構(gòu)上沒有水循環(huán))進(jìn)行煤轉(zhuǎn)化的新途徑，成功地回答了李克強(qiáng)總理一直關(guān)心的“能不能不用水或少用水進(jìn)行煤化工”的問題。”包信和告訴《中國能源報(bào)》記者。

同時(shí)，這一新過程通過創(chuàng)造性將氧化物催化劑與分子篩復(fù)合，巧妙地實(shí)現(xiàn)一氧化碳活化和中間體偶聯(lián)等兩種催化活性中心的有效分離，把費(fèi)托過程中“漫無目的”生長的自由基控制在一個(gè)“籠子”(分子篩)里，使其變成想要的目標(biāo)產(chǎn)物(低碳烯烴)，破解了傳統(tǒng)催化反應(yīng)中活性與選擇性此長彼消的“蹺蹺板”難題，為高效催化劑和催化反應(yīng)過程的設(shè)計(jì)提供了指南。

包信和帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)耗時(shí)9年完成了這一研究成果。當(dāng)從事費(fèi)托過程制烯烴(FTTO)研究二十多年的德國BASF公司專家Schwab博士了解到這一成果后，沮喪地說：“這個(gè)點(diǎn)子為什么不是我們先想到的?”包信和院士不無自豪地回答道：“你們想到的點(diǎn)子已經(jīng)很多了，也該輪到我們了”。

最讓包信和感到振奮的，是這項(xiàng)技術(shù)對(duì)國家能源安全和資源環(huán)境保護(hù)的巨大意義。

“烯烴是重要的化工原料，高端如航天飛機(jī)，日常如生活用品，所用的塑料都是從烯烴生產(chǎn)而來。國內(nèi)外大都采用石油生產(chǎn)烯烴，但對(duì)于 60%以上石油需要進(jìn)口、能源結(jié)構(gòu)以煤為主且水資源日益短缺的中國而言，在煤制烯烴領(lǐng)域取得這一突破的重要性不言而喻。”包信和告訴《中國能源報(bào)》記者。

在3月5日提交全國人大審查的第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要草案中，煤炭清潔高效利用是“十三五”100個(gè)重大工程項(xiàng)目之一，包信和對(duì)《中國能源報(bào)》記者表示，“煤炭清潔高效利用對(duì)當(dāng)前以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)的中國尤為重要?？梢源_定的是，不管是核電，太陽能還是風(fēng)能，我們都沒法從中獲得碳，而煤炭卻可以。今后應(yīng)該更加清潔和高效地去使用煤炭，不能再簡單地把煤炭燒掉，而應(yīng)該將其視作一種資源。未來中國從煤炭中獲取碳這種化學(xué)品是非常重要的。”

“目前環(huán)境問題已經(jīng)是令人頭疼的一件大事了，即使把煤炭清潔高效利用上升為基本國策，也不為過。”采訪最后，包信和這樣告訴記者。