传统化工行业长期依赖石油和天然气生产乙烯、丙烯、甲醇等基础化学品，这些原料是制造塑料、燃料和化肥的基石。然而，这一过程不仅消耗大量资源，每年还在德国释放近四千万吨二氧化碳当量。为突破这一瓶颈，德国航空航天中心（DLR）在欧盟“FlowPhotoChem”项目中，联合多家欧洲科研机构与企业，成功建成并测试了一套利用聚光太阳能将水和二氧化碳转化为乙烯的示范装置，证明了未来化工生产可实现更环保的制造模式。
该技术的核心在于利用强度可达普通阳光数百倍的聚光太阳能，为化学反应提供主要能量。DLR未来燃料研究所的Michael Wullenkord指出，这项研究有望推动大规模再生化工工艺的发展，显著降低行业对化石燃料的依赖并提升气候兼容性。项目重点攻关的乙烯是生产聚乙烯（PE）的关键原料，作为全球产量最大的塑料，其广泛应用于薄膜和包装材料领域。
这套示范装置由三个核心模块串联而成，分别完成不同的化学转化步骤。首先，第一个反应器利用太阳能将水分解为氢气和氧气；随后，生成的氢气与从空气或工业废气中捕获的二氧化碳进入第二个反应器，再次利用太阳能转化为一氧化碳；最后，第三个反应器利用光伏电力将一氧化碳转化为乙烯或其他目标化学品。这种多阶段耦合工艺实现了从基础原料到高价值化学品的全链条太阳能驱动。
整个系统由DLR位于亚琛和科隆的研究所统一设计、集成与测试，其中最大的挑战在于将三个独立反应器高效整合。各模块由不同合作伙伴提供：第一反应器来自洛桑联邦理工学院（EPFL）衍生企业SoHHytec，第二反应器由瓦伦西亚理工大学（UPV）制造，第三反应器则由匈牙利eChemicles公司与塞格德大学（SZTE）合作完成。测试在DLR科隆的高功率辐射器中进行，利用氙灯模拟聚光太阳能，确保了实验不受天气影响，并验证了系统在复杂工况下的稳定性。
该装置规模远超实验室级别，占据整个测试空间。在一周的运行测试中，团队不仅验证了系统集成的可行性，还通过优化热管理与电力调度策略，探索了提升整体能效的潜力。Wullenkord表示，通过进一步改进反应器模块和运行策略，该系统有望实现极高的能量转化效率。由于该技术依赖充足的直射阳光，其最佳应用场景位于全球“阳光地带”，如西班牙、意大利、希腊、澳大利亚、美国以及北非和中东地区。
对于中国化工行业而言，这一技术路径展示了利用可再生能源实现“绿氢+CO2"高值化利用的巨大潜力，特别是在光伏资源丰富且具备碳捕集条件的地区，可借鉴其多能耦合与系统集成思路，探索本土化的绿色化工解决方案。