去年夏天，投资者聚集在加利福尼亚州圣克鲁斯的一个改建仓库的停车场。
Prometheus Fuels 的创始人兼首席执行官 Rob McGinnis 准备展示他的“Maxwell Core”。管状装置填充有布满碳纳米管的膜，形成将醇与水分离的孔。
那天，它与一个装满两者的水箱相连。正如 McGinnis 解释这项技术是如何工作的，他的工作人员用它来填充一辆哈雷戴维森摩托车的油箱。他说，酒精渗入薄膜，浓缩到足以为车辆提供动力，而车辆已被转换为依靠燃料运行。
然后，与会者被邀请乘坐哈雷车兜风。
这是对 McGinnis 迷人宣传的关键技术的戏剧性展示：Prometheus 将通过从空气中提取温室气体并将其转化为与肮脏的传统燃料一样便宜的碳中和燃料，从而改变全球燃料行业。
投资者向公司投了钱。Prometheus 表示，它已从宝马的投资部门、航运巨头马士基 (Maersk)、Y Combinator 等公司筹集了超过 5000 万美元。这家初创公司已经达成协议，向美国航空公司和其他航空公司出售数百万加仑的燃料。它在拜登政府发布的一份详细说明美国努力转向可持续航空燃料的公告中赢得了赞誉。在去年 9 月结束风险投资后，该公司宣布其估值超过 15 亿美元。
唯一的问题?几乎没有可用的证据表明它实际上可以实现其崇高的要求。
McGinnis 和他的工作人员已经建立了一个原型，该原型将纳米管膜与吸收二氧化碳的装置和新型电化学电池相结合。该系统将捕获的碳转化为醇，然后将它们浓缩，从而避免了昂贵且耗能的蒸馏步骤以及其他成本。
商业规模的版本将使用可再生能源并增加最后一个阶段：将这些酒精转化为合成形式的汽油、柴油和喷气燃料。麦金尼斯声称，由此产生的燃料将与化石燃料产生的燃料相比具有“价格竞争力”，并且不会排放比该过程从空气中去除的更多的温室气体。
这项技术看起来与世界依赖其运输燃料的大型炼油厂完全不同。它们将是模块化单元，可以在任何地方建造，而且相对便宜。去年 4 月，普罗米修斯宣布，预计到 2030 年将有 50 万个此类工厂投入运营。到本世纪末，这些工厂每年可生产约 500 亿加仑燃料，并吸收近 70 亿吨二氧化碳。
如果这些燃料能够以声称的成本和规模生产，普罗米修斯很可能会彻底改变全球能源市场。它将提供一种简单的方法来中和已经在路上的汽车和卡车以及世界上的船队和飞机的排放。它将减轻继续开采化石燃料和建设炼油厂的压力，缓解石油国家的控制和世界对石油的依赖。
但普罗米修斯的断言引起了研究人员、企业家和风险投资家的注意。几位审查了麻省理工学院技术评论获得的投资者介绍的专家怀疑该公司能否实现声称的成本。
“这很可笑，”加州大学圣巴巴拉分校化学工程教授 Eric McFarland 说。“这又是科技泡沫，”他后来补充道。“人们把钱投入到很多最终不会奏效的事情上，这就是其中之一。”
其他人则怀疑一家小型初创公司是否悄悄地将前沿化学、新型催化剂和突破性膜整合到一个具有成本效益的单一包装中，该包装很容易扩展到商业水平。他们指出，该公司尚未公开展示完整的工作系统，将流程提交给同行评审，或提供有关其运作方式的更详细信息，甚至没有向一些潜在投资者提供。
该公司普遍未能实现向市场提供合成燃料的目标这一事实引发了进一步的质疑。McGinnis 最初表示，Prometheus 将在 2020 年某个时候以每加仑 3 美元的价格出售其替代天然气，这将削弱加油站销售的燃料。相反，两年后，该公司尚未组装出一种集成设备，该设备可产生可为当今标准车辆提供动力的燃料。
所有这一切都让一些人产生了这样一种印象，即在获得耶鲁大学环境工程博士学位之前，戏剧专业和剧作家麦金尼斯有点像个表演者。观察人士称，他的大胆主张可能帮助该公司达成交易，但这使得从炒作中解读现实变得更加困难。
麻省理工科技评论采访的大多数外部观察家仍然认为，碳捕集工厂可能需要几十年的时间才能像我们挖掘它们一样廉价地吐出燃料。有些人认为他们永远不会。
电燃料
Prometheus 和其他一些致力于从捕获的碳中生产燃料的初创公司将最终产品描述为“电燃料” ，因为该过程将有效地将电能转化为液体燃料。承诺是，它们可以在气候难题中提供一个缺失的部分：为整个交通部门提供碳中和能源。
电池适用于电动乘用车，但仍需要数十年才能取代世界上所有的汽车和卡车，并建立必要的充电基础设施。没有人指望电池很快就能为大型船舶和飞机提供动力。
液态碳氢燃料的能量密度和便利性简直难以匹敌。亚利桑那州立大学负碳排放中心的研究员梅里特戴利说，它们很便宜，而且易于运输、储存和燃烧。
电子燃料提供了一种继续使用此类燃料的方法，以及我们现有的基础设施，而不会增加任何温室气体，而不会增加该过程所消除的温室气体。生产这些燃料的最明确途径是建造直接空气捕获工厂，使用吸附剂或溶剂来捕获二氧化碳。另外，称为电解器的设备可以分解水以产生清洁形式的氢气，然后可以与碳反应生成碳氢化合物。
所有这些都是简单的化学，这是普罗米修斯的竞争对手之一碳工程正在追求的道路。2017 年，这家总部位于不列颠哥伦比亚省的公司在其位于 Squamish的试点工厂中增加了利用捕获的碳生产燃料的能力。此外，该公司去年年底宣布计划在不列颠哥伦比亚省梅里特附近的一家商业工厂开始设计工作，该工厂每年可生产超过 2500 万加仑的低碳汽油、柴油和喷气燃料。
但问题是直接空气捕获设备和电解槽的建造和运行成本都很高。将收集到的二氧化碳与吸附剂分离并浓缩气体需要大量热量;为电解槽供电需要大量电力。
去年在环境科学与技术杂志上对电燃料进行的一项研究发现，使用标准技术，即使是在完全商业规模的情况下，汽油等价物的成本约为每加仑 16.80 美元。它估计，未来十年成本可能降至 6.40 美元左右，到 2050 年降至 3.60 美元，但前提是必要的设备和电力成本大幅降低。
鉴于这些成本，大多数观察家认为，如果没有排放规定、高碳价格或其他支持性政策，电动燃料将无法在市场上站稳脚跟。例如，Carbon Engineering 表示，它依靠政府补贴来推动经济运行。
但普罗米修斯承诺其燃料将直接与石油制造的燃料竞争，主要是因为它避免了使其他电子燃料如此昂贵的关键步骤。更重要的是，该公司声称这不会发生几十年，而只是几年。
削弱汽油
2012 年，McGinnis 离开了他共同创立的海水淡化初创公司 Oasys Water，但继续致力于改进该技术的核心部分：膜。
他开始关注碳纳米管的潜力，碳纳米管可以设计用于吸收或排斥某些化合物。他花了数年时间研究如何将它们嵌入塑料片中，将它们垂直于表面对齐，以在材料中形成选择性孔隙。
他与人合着了2018 年在 Science Advances 上的一篇论文，该论文表明他可以制造能够有效排斥盐和硫酸镁的碳纳米管膜。额外的改进和实验产生了纳米管，其开口大到足以让复杂的酒精分子通过，而内部则倾向于排斥水。McGinnis 确信他可以使用该技术来简化生产合成燃料的途径中成本高昂且复杂的步骤。
2018 年底，McGinnis 响应了 Y Combinator 的号召，要求碳去除初创公司申请其加速器计划并进入，他说这标志着 Prometheus Fuels 的成立。
据报道，在次年 3 月在旧金山举行的 YC 演示日期间，McGinnis站在舞台上向众多投资者发表了他的演讲，并展示了他在活动前几天完成的冰箱大小的设备原型。
《科学》当时写道，它发生了泄漏并且没有运行，但这并没有阻止他做出大胆的主张：“今天，汽油在加利福尼亚的售价为每加仑 3.50 美元。明年，我们将以每加仑 3 美元的价格出售它。”
过程
根据 Prometheus 的投资者材料，该过程分为四个主要阶段。
在第一步中，工业风扇吸入空气并将其吹过水和其他化合物的混合物，McGinnis 说其中可能包括碳酸钠。然后它很容易与空气中的二氧化碳分子发生反应，将大部分碳酸盐转化为碳酸氢盐。
产生的溶液然后进入一个类似电池的电池，中间有一个膜，两端有电极，它使用电力引发一系列产生复杂醇的化学反应。它配备了基于橡树岭国家实验室许可技术的催化剂。在较早的描述中，该实验室表示已开发出一种催化剂，该催化剂由嵌入铜纳米颗粒的微小碳尖峰制成。当施加电压时，它将溶解在水中的二氧化碳转化为乙醇，“产率为 63%”。
Prometheus 的碳纳米管膜在第三步中发挥作用，将醇与水分离。
在最后一步中，使用不同的催化剂将醇类结合起来，并将它们转化为合成汽油、柴油或喷气燃料。2020 年，普罗米修斯从橡树岭实验室获得了单独的技术许可，该技术可用于通过依赖于一种新型但未指明的催化剂的多步工艺从乙醇中生产喷气燃料。
整个过程与其他公司将捕获的碳转化为燃料的过程大不相同。正如 McGinnis 在焦耳评论中解释的那样，Prometheus 系统可以在标准大气压和室温下运行。该技术还避免了生产浓缩二氧化碳所需的热能以及专门用于生产氢气的电解槽的资本成本。相反，该公司声称，它可以直接从溶解在水中的二氧化碳合成醇，然后将其转化为标准燃料。
如果他们确实想出了如何做到这一点，它“可能会显着节省能源和成本，”斯坦福大学博士后研究员 Evan David Sherwin 说，他制作了环境科学与技术研究。
投资者材料中的最后一张幻灯片显示了一个普罗米修斯品牌的加油站，带有红色霓虹灯“零净碳”标志，广告汽油价格为每加仑 3.50 美元，柴油价格为 3.75 美元，远低于当前的美国平均价格。
“在他们的滑雪板上”
麦金尼斯后来推迟了他交付燃料的目标日期，他在 2020 年 3 月的焦耳文章中说：“我们预计，通过将所有这些进步结合在一起，将有可能从 [直接空气捕获] 二氧化碳转化为燃料中提供可再生汽油在未来两年内，其价格将与化石汽油相比具有竞争力。”
当被问及这条线时，哈佛教授兼碳工程创始人大卫基思在一封电子邮件中嘲笑它：“我预计，通过将我所有的聪明想法最佳地结合在一起，在未来两年内，我应该有可能发送513B攀登[攀登攀岩等级非常困难]，同时选择向国家学院竞选，并开展一项催化全球低压[高压直流电传输线]互连的倡议。“
普罗米修斯自己设定的两个最后期限现在都已经过去了。
麦金尼斯将延误归咎于大流行和随后的供应链问题，并拒绝具体说明该公司何时将在加油站销售天然气。“我觉得我让自己陷入了麻烦，因为我预测了事情，然后covid发生了，”他说。
但他后来补充说，如果“一切顺利”，他们可以在今年晚些时候展示这种燃料，“也许”会在 2023 年开始商业化运输。
其他问题也引起了外部观察者的注意。
首先是普罗米修斯预计的太阳能成本：每千瓦时 2 美分，McGinnis 表示，这是基于洛杉矶市已就该金额购买可再生能源的合同进行谈判的消息。
但洛杉矶的数据反映了与一个大客户签订的一份为期 25 年的合同，该合同能够确保单个工厂不可能承受的价格。专注于太阳能行业的清洁能源投资者Ramez Naam表示，如果您在美国阳光最充足的地区直接从大型太阳能项目中建造和获取电力，那么无补贴的成本约为每千瓦时 3 美分，他看好电子燃料。.如果工厂从更远的地方获取电力，成本也会随之上升。
他说：“我认为他们有点过分了。”不过他补充说，太阳能成本可能会达到公司在本十年某个时间点预测的水平。
完全依赖清洁电力，这对于使碳中和数学工作至关重要，但会产生其他限制。为了在仅依靠太阳能或风能的情况下实现盈利，发电厂本身需要非常便宜、高度自动化，并且能够随着发电量的波动而灵活地上下波动。或者他们需要整合储能，比如大型电池组，这将大大增加成本。在某些地区，这些工厂还可以依赖稳定的无碳能源，如核能、地热或风能和太阳能资源，这些资源在很大程度上相互平衡。
当被问及可变可再生能源引发的问题时，麦金尼斯在一封电子邮件中表示，燃料锻造厂的设计目的是灵活地运行，根据电力的可用性和价格快速打开和关闭。他补充说，在某些情况下，这些设施还可以依靠它们作为副产品产生的氢气来运行该过程。
也许最大的问题是普罗米修斯系统的各个实验部分，特别是生产酒精的电化学电池，在实验室外的工作情况如何。
卡尔加里大学化学与石油工程系助理教授肖恩·麦考伊(Sean McCoy)表示，学术团体也探索了这一过程的关键部分。但他补充说，遇到挑战的主要是早期研究，并指出其他致力于将二氧化碳转化为酒精的电化学过程的研究产生了“非常低的产量”。
“技术上是否可以按照他们建议的方式进行?是的，”他在一封电子邮件中写道。“但是，除非他们在前端解决了一些重大问题，否则他们可能还需要很多年才能将其变为商业现实。他们能否以与化石燃料竞争的价格(没有补贴或碳定价……)来做到这一点?我对此表示怀疑。”
McFarland 补充说，考虑到电化学电池的高成本和所需的电力，产生复杂醇所需的扩展系列反应将非常昂贵。
“即使他们 [每千瓦时] 只花费 2 美分，他们也无法与化石燃料竞争，”他在一封电子邮件中说。
事实上，鉴于昂贵的硬件、电力需求以及主要产油国降低化石燃料成本的能力，一些人认为任何公司或工艺都不可能以同等成本从直接空气捕获中生产合成燃料通过选择生产更多的石油。
“你无法击败进入植物的太阳的自由能，这些植物一开始就形成了化石燃料，”麦考伊说。“这就是挑战。”
对一些人来说，Breakthrough Energy Ventures、Carbon Direct 和 Lowercarbon Capital——这三家以科学严谨和专注于碳去除而闻名的著名风险投资公司——没有投资该公司也很明显。风险投资人士称，最终成本和技术声明似乎极不可能，麦金尼斯不允许他们彻底审查某些科学声明，这被视为一个危险信号。
斯坦福大学的 Sherwin 说这个过程“看起来并不疯狂”，但他指出 Prometheus 的一些成本和效率假设确实显得“非常激进”。
他提出了另一个问题，指出任何从事电子燃料工作的公司都需要公开运营或受到监督，以确保最终产品实际上是碳中和的。
