美國能源部制定的能源策略之一是實現(xiàn)所謂“21世紀夢想”能源計劃，該計劃的目標是設(shè)計新一代接近零排放污染的化石燃料能源設(shè)施，這些裝置將組合煤炭氣化和燃料電池等技術(shù)來生產(chǎn)電力，并且可生產(chǎn)輔助產(chǎn)品，如運輸燃料和化學原料。
    “21世紀夢想”能源計劃的環(huán)境概念將包括削減傳統(tǒng)的污染物：硫和氮氧化合物、汞、顆粒物質(zhì)以及液態(tài)和固態(tài)廢物，其重點是CO2低成本治理。該計劃的時間表 為2005年完成技術(shù)開發(fā)，全部模塊設(shè)計2012年完成，2 015年實施工業(yè)裝置設(shè)計�，F(xiàn)已有60家公司和大學為實現(xiàn)能源部資助支持的該計劃項目而工作。
    加快開發(fā)潔凈煤先進技術(shù)煤炭將是美國未來主要的能源，美國有2500 億噸以上的煤炭儲量，充裕的煤炭可供使用250年。美國發(fā)電量50％以上來自煤炭，雖然到2020年所占比例將稍有下降，但是美國利用煤炭生產(chǎn)的電力預計將增長25％，將從現(xiàn)在的1.97萬億kWh增加到2.47萬億kWh。
    目前燃煤電廠控制CO2排放費用高、能耗大。在該計劃框架下，采用氣化技術(shù)和某些燃燒技術(shù)產(chǎn)生的濃縮C O2物流可望便于管理。在大多數(shù)情況下，電力將是“21世紀夢想”能量工廠主要或唯一的產(chǎn)品，但也可聯(lián)產(chǎn)其他產(chǎn)品，如化學品或清潔的液體運輸燃料。
    典型的一體化設(shè)計的工廠包括氣化裝置，把煤或其他燃料，通過利用低成本空分膜產(chǎn)生的氧氣生產(chǎn)合成氣：C O、H2、CO2和水的混合物。合成氣可凈化除去硫和氮氧化合物，然后使用膜分離器分離氫氣，如果需要，合成氣中未使用的CO和蒸汽可催化轉(zhuǎn)化為氫氣和CO2，工廠中產(chǎn)生的全部CO2可被分離出來。合成氣、氫氣可驅(qū)動燃氣輪機或燃料電池發(fā)電，部分合成氣或其他燃料可避開用電高峰時間，利用費-托合成化學途徑生產(chǎn)清潔汽油或通用化學品。
    今后10年內(nèi)，潔凈煤先進技術(shù)開發(fā)將加快�！�21世紀夢想”能源計劃項目之一是研發(fā)大規(guī)模燃料電池，目前已接近實用化。由燃料電池能源公司開發(fā)的2MW燃料電池預計2004年投運，該裝置設(shè)在沃巴什能源公司發(fā)電廠內(nèi)。美國能源部資助了3230萬美元燃料電池項目的一半費用。
    提供更多超清潔燃料未來能源的重要一環(huán)是供應超清潔燃料，減少或去除柴油和汽油中的硫是清潔燃料研究中最嚴峻的挑戰(zhàn)之一。2006年將實施的美國能源新法規(guī)要求汽油含硫從350×10-6減少到30×10-6，柴油含硫從500p×10-6減少到15×10-6，法規(guī)還要求減少燃料中芳烴含量。降低燃料尤其是車用柴油和汽油中的硫含量是很棘手的問題。
    大多數(shù)煉油廠都建有催化裂化(FCC)裝置，將重質(zhì)餾分轉(zhuǎn)化為石腦油和輕循環(huán)油(LCO)，分別用以生產(chǎn)汽油和柴油。它們作為主要的燃料調(diào)合料含有大量硫，各種脫硫工藝可用于FCC之前、FCC之中或FCC 之后除硫。這些工藝過程需要催化劑和氫氣，在高溫和高壓下反應，噻吩環(huán)被加氫，然后使硫成為H2S被汽提掉。典型的催化劑為含少量促進劑金屬，如鈷或鎳的二硫化鉬。要滿足新的燃料規(guī)范尚有許多待解決的問題，既要去除硫又要保持汽油必要的高辛烷值，這是很復雜的課題。
    此外，隨著成品汽油和柴油中允許含硫量的降低，而可用原油平均含硫量卻在增高，燃料電池要求使用更嚴格的清潔燃料，液體烴燃料含硫應小于1×10-9，才能避免燃料加氫催化劑和燃料電池電極催化劑中毒。
    目前已開發(fā)的技術(shù)雖可去除大量硫，但其余的噻吩化合物，尤其是 4，6-二甲基二苯并噻吩去除很困難。開發(fā)新型催化劑或工藝過程才能有效地去除這些化合物，以滿足未來燃料規(guī)范，尤其是柴油規(guī)范的要求。
    目前正在開發(fā)的清潔燃料生產(chǎn)技術(shù)是被稱為選擇性吸附脫硫(SARS) 的工藝，該工藝使用基于過渡金屬的吸附劑，負載在多孔固體載體上，如MCM-41硅鋁酸鹽分子篩。它與使噻吩催化脫硫的方法不同，該工藝可在低溫和常壓下有選擇性地使硫從金屬原子上脫除，而獲得不含硫的芳烴，如烷基苯和萘則予以通過。SARS工藝不使用氫氣，為此烯烴和其他芳烴不被加氫。氫可用于其他用途，如驅(qū)動燃料電池。該吸附劑在飽和之前，可凈化10倍于其體積的燃料，一旦吸附劑飽和，硫化物可用極性溶劑洗滌使之除去，吸附劑可以回用。
    在噴氣燃料試驗中，SARS方法可使燃料含硫從500×10-6減少至小于1×10-6。該方法已申請專利。SARS方法是現(xiàn)有脫硫工藝的替代方案，另一替代方案是菲利浦斯石油公司新的S-Zorb工藝，它也使用吸附劑捕集硫化物，但SARS工藝吸附脫硫是在室溫和常壓下進行，不使用氫氣，而S-Zorb工藝使用高溫和較低的氫壓，將硫轉(zhuǎn)化為硫化物，耗用一定量的氫氣。
    許多大型石油公司都在開發(fā)所需投資較少的脫硫方法，以滿足新的燃料法規(guī)。這些方法包括新催化劑配方的開發(fā)、指定反應和工藝條件、設(shè)計新的反應器或者開發(fā)基于吸附、氧化、膜分離、生物技術(shù)或離子液體的全新工藝。其中有些可望應用于煉油廠生產(chǎn)超清潔燃料。