国际化工界90多年来一直视为不可替代的费托(f-t)过程，如今被中国科学家颠覆——他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程，创造性地直接采用煤气化产生的合成气，高选择性地一步反应并获得低碳烯烃。这项技术发明因此被业界认为是“煤转化领域里程碑式的重大突破”。
全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所研究员、复旦大学教授、中国科学院院士包信和近日透露了这一最新研究成果。
据介绍，德国科学家费舍尔和托普希于1923年发明了煤经合成气生产高碳化学品和液体燃料的费托过程。该过程并不完美，除产生大量的二氧化碳以外，还要消耗大量的水，且产物选择性差，后续处理消耗大量能量。
与费托过程不同，包信和研究团队创制的过程采用部分还原的复合氧化物作催化剂，一氧化碳分子在催化剂氧缺陷位上吸附并解离，气相氢分子选择性地与解离生成的碳原子反应生成亚甲基自由基，而催化剂表面一氧化碳解离生成的氧原子倾向于与另一个一氧化碳反应，形成二氧化碳。亚甲基自由基不在催化剂表面停留或发生表面聚合反应，而是迅速进入分子筛孔道，在孔道限域环境中进行择形偶联反应，定向生成低碳烯烃。
“通过以一氧化碳替代氢气来消除烃类形成中多余的氧原子，在反应不改变二氧化碳总排放的情况下，摒弃水煤气变换反应，从原理上开创了一条低耗水进行煤转化的新途径。”包信和说。
同时，这一新过程通过创造性将氧化物催化剂与分子筛复合，巧妙地实现一氧化碳活化和中间体偶联等两种催化活性中心的有效分离，把费托过程中“漫无目的”生长的自由基控制在一个“笼子”（分子筛）里，使其变成想要的目标产物低碳烯烃，破解了传统催化反应中活性与选择性此长彼消的“跷跷板”难题，为高效催化剂和催化反应过程的设计提供了指南。
包信和带领的研究团队耗时9年完成了这一研究成果，相关文章将发表于美国《科学》杂志，并申报中国发明专利和国际pct专利。然而，更让他感到振奋的是，这项技术发明对国家能源安全和资源环境保护带来的巨大意义。
烯烃是重要的化工原料，高端如航天飞机，日常如生活用品，所用的塑料都是从烯烃生产而来。国内外大都采用石油生产烯烃，而对于60%以上石油需要进口、能源结构以煤为主且水资源日益短缺的中国而言，在煤制烯烃领域取得这一新突破的重要性不言而喻。
“中国的发展依赖于技术的突破。”包信和说，“我们必须走集约发展、绿色发展的道路，最根本的办法是靠新技术更高效地利用现有资源，使其利用率更高、更环保。”
