我们无法大量生产的化石燃料中有什么？

由于燃料是由不同的分子链组成的，所以我的问题是为什么我们不能创建相同的分子结构并且不能在实验室中复制相同的结构，所以我们不必用光？

我了解还有更多的方法，这并不像我看起来的那么简单，但这就是为什么我要问：做这样的事情有哪些挑战？我们不能建立相同的结构吗？

另外，燃料是否在链中已经具有氧分子，或者直到使用阀将氧混合后才接收这些分子？

从地下出来的油是碳氢化合物的混合物，是藻类和微观动物（也称为浮游植物和浮游动物）沉积物的残留物。

科学家已经创造了合成化石燃料。

努力

1。目前，加利福尼亚州圣地亚哥市的一家名为Synthetic Genomics和Exxon Mobil的公司投入3亿美元（实际上要大得多）来利用藻类生产石油。藻类中的脂质（一种脂肪）是原油的主要成分。

摘录自：http : //www.sandiegouniontribune.com/news/2009/jul/15/1n15algae001356-deal-blooms-algae-biofuel-research/? uniontrib

一家由基因组学先驱J. Craig Venter领导的圣地亚哥生物技术公司与埃克森美孚（Exxon Mobil）达成了一项交易，其中可能包括超过3亿美元的资金，用于利用藻类开发生物燃料。

以在人类基因组测序中的作用而闻名的Venter昨天表示，他的公司Synthetic Genomics正在计划建立一个本地温室和测试设施，以研究来自全球的数千种藻类。

最终目的是设计藻类，该藻类将利用阳光中的能量将二氧化碳大量转化为油和碳氢化合物，而这一壮举对于天然藻类来说是非常昂贵的。

截至目前，上述项目已失败，并已返回图纸阶段。

摘录自：https : //www.technologyreview.com/s/515041/exxon-takes-algae-fuel-back-to-the-drawing-board/

这些努力似乎并未破解廉价藻类燃料的法规。根据两家公司之间的新协议，埃克森美孚将“合成基因组学”送回实验室进行更多基础科学研究。现在，它将专注于同名技术-合成基因组学，这是一门相对较新的科学，涉及对基因组进行大的改变，甚至可以构建全新的基因组。目标保持不变：“开发能够快速繁殖，产生大量脂质并有效承受环境和操作条件的菌株。”

2。雪佛龙与一家名为Catchlight Energy的公司共同努力，将藻类用作生产石油的原料。雪佛龙还与全球最大的林产品公司之一的Weyerhaueser Co合作，开始使用木材废料。木材中发现的木质纤维素也是石油的成分。

摘录自：http : //investor.chevron.com/phoenix.zhtml? c=130102&p=irol-newsArticle&ID= 984280&highlight=

雪佛龙公司（纽约证券交易所股票代码：CVX）和韦耶豪瑟公司（纽约证券交易所股票代码：WY）今天宣布了一份意向书（LOI），以共同评估从纤维素来源生产生物燃料的商业可行性。

两家公司将专注于研发技术，这些技术可将木纤维和其他非食物来源的纤维素转化为汽车和卡车的经济，清洁燃烧的生物燃料。原料的选择包括来自Weyerhaeuser现有森林和工厂系统的各种材料以及在Weyerhaeuser的人工林中种植的纤维素作物。

在自然界中，这些有机材料转变为石油和天然气需要数百万年的唯一原因是，将其埋藏到温度和压力足以将这些材料转化为石油的深度所需的时间长。

实际上，将这些藻类从藻类转化为石油所需的时间可能不到几百年，这再次是由于地质环境中温度和压力的缓慢变化所致。

早在1000年前就已经产生并发现了沉积物中的石油，因此它不需要数百万年的时间。在工业环境中，所有这些都可以在数小时或数天内完成。

挑战

在实验室中，有机材料可以在惰性气体中，在压力（〜150 atm）下用水加热（〜320°C），以模拟历时数百万年但仅需几天时间的自然过程。这是由于简单的热力学所致，在100℃下几千年的历史或在320℃下几天的时间都可以得到类似的产品。

该技术用于分析未成熟的岩石（如果被更深地埋藏）是否会产生原油。因此它可以用作搜索油藏的工具。

大规模地进行此操作在经济上不可行，因为必须向系统中投入大量能量。

附带的东西

关于这一点，

汽油的化学成分中确实有氧气，例如乙醇混合汽油或甲醇混合汽油，但不能表现出氧气的作用。因此它需要来自外部的氧气，即空气。当这两个成分被点燃时，它燃烧并释放能量。基础化学。

这是燃烧冲程期间在气缸内发生的反应。

2C ₈ H ₁₈ + 25O ₂ →16CO ₂ + 18H ₂ O

希望这可以帮助！

我们无法复制的化石燃料中的是能量。

大约两个世纪以来，我们一直在以一种或另一种形式生产合成化石燃料：城市煤气（甲烷替代物），合成汽油，生物柴油等。但是，除生物柴油外，所有这些都需要大量能量才能生产，而化石燃料可以简单地从地下抽出。

因此，仅在无法获得天然矿物燃料时才使用合成材料。在发现北海油田和开发天然气运输技术之前，先使用城市煤气，而在第二次世界大战期间，当时无法获得天然天然气的德国曾使用合成汽油。

当前制造合成燃料的努力集中在使用植物或藻类，以便可以利用来自太阳的自由能。

从技术上讲，其他答案是正确的。正如他们所说，能量，碳氢化合物或任何您想称呼它们的东西。可燃的东西。不幸的是，热力学的前两个定律告诉我们，将能量人工添加到物质中所消耗的能量将比您要消耗的多，因此它不可能实现盈利[ 顺便说一句，这就是为什么氢燃料电池只是电池，而不是电源]。

但是植物自然地从太阳为我们免费提供能量。因此人们将它们变成了生物燃料。

但是我们大多数人都不使用生物燃料来驾驶汽车。因此，这并不能真正回答所隐含的问题，对吗？就是说，为什么我们仍要从地面获得它？

缺少的是音量。

一百年前，在波士顿一家工厂的一个桶中生产了足够的糖蜜，足以制造出足以杀死21人的潮汐：

想象一下，既然现在正在使一切都崩溃，那么现在必须有多少玉米糖浆。

大约在同一时间发生了类似的事情，伦敦啤酒洪水淹死了八个人，摧毁了两所房屋。

想象一下，如今我们必须喝多少！数量惊人。再加上啤酒，所有茶，苏打水，瓶装水，牛奶等。

现在想象一下，这些物质几乎不是完全由水制成。它们仅由浓缩糖浆制成，但数量相同。可以以这种数量人工生产其中任何一种吗？不。我们已经达到生产极限。

即使有所下降，我们还是来看看价格。2016年3月，美国平均加仑价格为：

$1.96 Unleaded regular.
$2.20 Kool-Aid, Lemonade from concentrate:
$2.37 Soda (2l/$1.25 budget deal)
$3.16 Milk
$3.60 Hot Chocolate from powder (am drinking this now!)
$10.50 Homebrew beer from a kit.

所有这些东西，甚至减少了约90％的成本，即使我选择了我可以在快速搜索中找到的最便宜的价格，也比我们的燃料更昂贵。

然而，汽油的生产使它们完全相形见 ,，甚至相形见 all。

强制性XKCD图片：

[[旁注：这些水管的大小约为1毫米深，是每个人平均每天要用完的水坑。]]

卷是秘诀。体积是为什么石油/汽油是唯一一种液体，除了水以外，该液体在全国各地而不是通过卡车运输。而体积就是为什么我们不能人工生产汽车燃料的原因。

在努力的过程中，这些电动汽车最终将最终用于发电厂，发电机，航空燃料和家庭供暖，因为电动汽车无论如何都会使内燃机在几年内淘汰。

他们能

他们将实验室中的各种聚合物链及其均匀的碳氢化合物串在一起。加州大学伯克利分校现在正在这样做。这实际上不是完成它的问题。这是这样做的成本。目前，在当前市场上竞争在财务上并不可行。将死掉的恐龙从地上拉出来的其他方法更便宜。

这是加州大学伯克利分校利用大肠杆菌细菌帮助产生汽油替代品的链接。

但是，对生物燃料感到兴奋可能会放错地方。诺贝尔化学奖得主化学家保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）发表的研究结果表明，生物燃料生产过程中产生的一氧化二氮排放使其比目前的燃料解决方案对全球变暖的贡献更大。

因此，在我们对由生物废物产生的实验室产生的燃料感到兴奋之前，我们将必须找到一个更好的过程来转化生物物质或寻找其他解决方案。

当前，有一些生物燃料正在进入市场，并与我们的标准燃料混在一起。其中之一，乙醇，是从玉米中提取的。这带来的意想不到的后果是，中美洲和南美洲的玉米种植者将其玉米出售给燃料生产商，并拉高了玉米的价格，以致人们实际上在挨饿，因为他们赖以生存的碳水化合物作为食物来源在汽车的油箱中有价值。就是这样。

来自地面的石油是不同分子的混合物，但是有一个共同的事实，那就是它们是由太阳的能量产生的。因此，了解了分子的外观后，我们可以在适当的实验室设备中组装成分，增加热量（能量）并输出汽油。但是，这样做的能源成本（由于热力学定律）超过了产品中包含的能源，因此使该过程成为能源的净损失。这就是为什么我们不制造自己的化石燃料。

完全相同的原因是，几年前作为汽车附件销售的“氢气发生器”无法提高行驶里程。汽车电气系统所需的能量无论多么小，总是超过产生的能量，甚至更小。

为了增加对人的伤害，当我们将氧气与石油结合时释放的能量会导致分子中不同元素的重新排列。副产物之一是二氧化碳。即使植物最终将在阳光下将其转换为碳基产品，如果选择的话，我们也可以再次燃烧，我们也不喜欢。

对“可再生”能源的追求就是寻找一种能够快速（在一天内）捕获太阳能量并以允许以受控方式提取它的方式进行存储的事物。我们要求“隔夜”加油。光电管和涡轮机工作良好-当它们工作时-并非总是在我们需要能量时使用。

现在您得到了图片。没有消耗比我们生产更多的能量，我们就不能制造燃料，甚至是令人垂涎的氢。

没有。

当前正在使用的化石燃料中的所有物质都可以批量生产。

它比将其泵出地面要花费更多。

化石燃料只是一种廉价但效率低下的储能方式。

如果世界上有廉价，高效的能源，那么它将不可能浪费任何精力来将其存储为石化产品。我们将拥有直接电动汽车，或者像氢燃料电池这样更高效的汽车。

所以最后，您的问题的答案是..金钱。

尽管有一些很好的答案，但是最简单的基于化学的答案是，除了生物系统以外，几乎不可能有效地形成碳-碳键。我们可以通过电解水来制造H ₂，并且可以分解（裂解）生物碳氢化合物或聚合碳（煤）以使现有的生物燃料更有用，但到目前为止，光合作用不能阻止碳从CO中迁移出来₂加油。

对于题外问题，这里有一些很好的答案。有人提到“成本”问题，有人提到“能源”问题。但是要注意：这些确实是同一回事。您必须做一些基本的会计工作才能确定该业务是否可行。最基本的核算是“能量输入”-“能量输出”余额。如果您要在实验室中制造碳氢化合物，那么由于节约能源的原理以及不幸的事实是我们无法制造出效率为100％的设备，那么总会有损失。您将永远收支平衡。

可能存在比碳氢化合物链更有效的方式来存储和传输实验室的能源。

请记住，我们将石化产品（从地面提取或释放的碳化合物）用于两个截然不同的目的：燃料和制造各种物品的原料。为了消除对石化产品的依赖，我们必须同时解决这两种用途。

在某些情况下，要取代石化产品作为能源，最好找到其他存储和释放能量的方法-例如，由风力涡轮机或太阳能电池板充电的电池。但是大多数化石燃料的替代品都存在便利性，容量（按重量或体积计算的比能量），功率密度（再次按重量或体积计算），处理/存储的安全性（如氢气），NIMBY（如风电场）等问题。用汽油，柴油，喷气燃料等向油箱中注油，启动发动机，然后就可以轻松行驶了。更不用说重量相对较轻且紧凑。因此，对于飞机等某些应用而言，以当前的方式继续为它们供电（会克服所有缺点）可能更为可行（但要考虑替代能源而不是石油，从而考虑使用生物燃料）。

要取代石化产品作为生产原料，您必须考虑现代世界从它们衍生而来的所有事物。塑料，溶剂，染料，润滑剂，胶粘剂等。从原油中提取的所有有趣分子（可能很长）都必须通过其他方式生产。

无论哪种情况，这些石油化学等同物都必须大规模生产。我们作为一个全球社区，只是到处燃烧大量的燃料，所以我们用石油来制造各种各样的东西（也是大规模的）。它归结为三大方面：

1. 弄清楚如何通过化学和/或生物过程使我们没有从地下提取的东西（例如二氧化碳和水）成为我们的替代物（例如，辛烷或其他碳氢化合物）。对此正在进行研究，并且有趣的结果一直在出现。

2. 将流程扩展到满足需求的水平。一方面，这将需要大量投资；谁来放钱？再说一遍：如果您要在过程中加入二氧化碳和水并排出碳氢化合物，那么您将不得不增加能源，而能源必须来自某个地方。这可能是合成任何有价值规模的石油化学等同物的主要障碍。我们会建立庞大的太阳能/风电场吗？这将对全球格局产生什么影响？我们会增加核能吗？

3. 使它在经济上可行。人们可能会说服人们为非石油来源的燃料或消费产品支付少量保费，但会有一定的限制。非石油工艺是否可以接近当今的油井和炼油厂的经济状况？

以真正的问题为：“为什么我们不从头开始制造燃料而不是将其泵出地面？”，我不得不说核心问题是能源-更具体地说，是能源节约。燃料不是能源-而是能量存储机制（如电池）。无论从燃料燃烧中获取任何能量，都必须首先聚集以产生燃料。这是一个零和游戏。使化石燃料与众不同的是，自然界花费了数亿年的时间将太阳能收集到有机存储（即植物）中，并将其隔离在地下以供我们寻找。

现在，我们正在消耗该资源的速度是其积累速度的一百万倍。人民，我们是靠借来的时间生活的！

我们可以批量生产合成燃料。它是在第二次世界大战中由德国完成的（尽管来自化石资源）。您需要的是碳和氢。

不幸的是，自然界中的碳通常以二氧化碳（和化石燃料，但在问题中明确排除在外）的形式存在，而水以水的形式存在。要从其中分离氢和碳，您需要能量。碳和氢可以在化学反应中简单地结合成烃。

幸运的是，能源是地球上丰富的资源。产生能量的主要方法有两种。一种是直接或间接地收集太阳的能量。间接手段包括风能，水力发电，甚至可再生生物燃料，以及（上帝禁止！）化石燃料。直接是指光伏发电或太阳能热发电。直接方式允许数十亿年的能源使用量比今天使用的能源高出许多数量级。

产生能源的另一种主要方式是核能，它也是一种丰富的资源。海水和普通花岗岩中有足够的U-238，我们可以将当前的能源使用水平维持数十亿年，直到太阳扩大并摧毁我们。

主要问题是成本。生产合成燃料的设备很昂贵，但在第二次世界大战期间德国向我们展示的情况下，一定可以使用。从水中电解氢的设施也不便宜。从大气中提取二氧化碳也要花费一些费用。此外，能源生产也有其成本，但是，太阳能的成本正在迅速降低，并且可能成为明天更清洁世界的能源生产选择。

生产合成燃料并不是一个遥不可及的梦想。如今，雀巢生产的NExBTL本质上是从生物来源生产的柴油，相当于普通柴油，而且绝对不需要改装汽车。今天，有计划在芬兰建造一座生物精炼厂来生产生物汽油。因此，将碳和氢转化为合成燃料当然不是问题：生物柴油和生物汽油均可生产。

剩下的问题是：

• 能源成本，由于太阳能电池成本的快速降低，在几十年内将不再存在。由于大规模的间歇性可再生能源生产，能源在德国有时已经具有负成本。我们需要做的是通过安装更多间歇性可再生能源来延长能源成本为负的时间。
• 捕获二氧化碳的成本。最初，它将从工业和电力生产源中捕获，但是最终，在明天的清洁世界中，必须将其与空气隔离，因为将没有CO ₂源（移动源除外，这很难捕获）。 。
• 电解水的成本。如今，用天然气制氢比电解制氢要便宜。但是，明天，成本可能会有所不同，部分原因是能源成本下降。
• 尚未耗尽的大型油田可以用几十年的时间来生产石油，而其边际成本最低。化石油的价格将稳定在供需平衡的水平。这意味着除非政府禁止其使用或对其使用征税，否则化石油将长期使用。

尚待观察的是在何种程度上需要合成燃料。电动汽车肯定已经显示出其可行性，因此这些合成燃料可能会用于航空业，而不是用于公路运输。