Θεωρητικά, είναι δυνατό να δημιουργηθεί καύσιμο αεριωθουμένων από τίποτα περισσότερο από νερό, CO2 και ενέργεια από τον ήλιο, αλλά το να το κάνεις έξω από το εργαστήριο έχει αποδειχθεί πρόκληση. Τώρα οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει το πρώτο πλήρως ενσωματωμένο σύστημα ικανό να το κάνει σε κλίμακα στο πεδίο.
Η αεροπορία ευθύνεται για περίπου το XNUMX τοις εκατό των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και είναι αποδεδειγμένα επίμονα δύσκολο να απελευθερωθούν. Ενώ άλλοι τομείς έχουν βασιστεί στην ηλεκτροδότηση για τη μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, οι αυστηροί περιορισμοί βάρους των αερομεταφορών καθιστούν την εξάρτηση από την ισχύ της μπαταρίας ανέφικτη οποιαδήποτε στιγμή στο εγγύς μέλλον.
Υπάρχει αυξανόμενη συναίνεση ότι οποιαδήποτε ρεαλιστική διαδρομή για την απαλλαγή από τις ανθρακούχες αερομεταφορές μέχρι τα μέσα αυτού του αιώνα θα απαιτήσει τη χρήση βιώσιμων καυσίμων «drop-in», τα οποία αναφέρονται σε καύσιμα που λειτουργούν με υπάρχοντες κινητήρες αεριωθουμένων και υποδομές τροφοδοσίας καυσίμων. Η λογική είναι ότι οποιαδήποτε εναλλακτική πηγή ενέργειας όπως οι μπαταρίες, υγρό υδρογόνο, ή υγρή αμμωνία θα απαιτήσει μη ρεαλιστικά επίπεδα επενδύσεων σε νέα αεροσκάφη και συστήματα αποθήκευσης και διανομής καυσίμων.
Οι ερευνητές διερευνούν μια μεγάλη ποικιλία προσεγγίσεων για την παραγωγή βιώσιμων καυσίμων αεροσκαφών. Το πιο συνηθισμένο σήμερα περιλαμβάνει τη δημιουργία κηροζίνης με αντίδραση ζωικών ή φυτικών ελαίων με υδρογόνο. Η προσέγγιση είναι καθιερωμένη, αλλά υπάρχουν περιορισμένες ανανεώσιμες πηγές αυτών των πρώτων υλών και υπάρχει ανταγωνισμός από το βιοντίζελ από τον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας.
Μια αναδυόμενη προσέγγιση περιλαμβάνει τη δημιουργία καυσίμου με απευθείας συνδυασμό πράσινου υδρογόνο με μονοξείδιο του άνθρακα που προέρχεται από το δεσμευμένο CO2. Αυτό είναι πολύ πιο δύσκολο γιατί όλα τα βήματα που εμπλέκονται - ηλεκτρόλυση νερού για τη δημιουργία πράσινου υδρογόνου, δέσμευση CO2 από τον αέρα ή βιομηχανικές πηγές, μείωση του CO2 σε CO και συνδυασμός τους για τη δημιουργία κηροζίνης - χρησιμοποιούν πολλά ενέργεια.
Το πλεονέκτημα είναι ότι οι πρώτες ύλες είναι άφθονες, επομένως η εύρεση ενός τρόπου μείωσης των ενεργειακών απαιτήσεων θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα σε μια άφθονη νέα πηγή βιώσιμων καυσίμων. Μια νέα μονάδα που χρησιμοποιεί μια σειρά από καθρέφτες για να κατευθύνει το ηλιακό φως προς έναν ηλιακό αντιδραστήρα στην κορυφή ενός πύργου θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση.
«Είμαστε οι πρώτοι που επιδείξαμε ολόκληρη την αλυσίδα της θερμοχημικής διαδικασίας από το νερό και το CO2 έως την κηροζίνη σε ένα πλήρως ενσωματωμένο σύστημα ηλιακών πύργων», ο Aldo Steinfeld από το ETH Ζυρίχης, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας. δήλωσε σε δελτίο Τύπου. «Αυτή η μονάδα καυσίμου ηλιακού πύργου λειτουργούσε με μια εγκατάσταση σχετική με τη βιομηχανική εφαρμογή, θέτοντας ένα τεχνολογικό ορόσημο προς την παραγωγή βιώσιμων καυσίμων αερομεταφορών».
Η εγκατάσταση, που περιγράφεται στο α χαρτί σε Μονάδα ενέργειας ή έργου, διαθέτει 169 ανακλαστικά πάνελ παρακολούθησης του ήλιου που ανακατευθύνουν και συγκεντρώνουν το ηλιακό φως στον ηλιακό αντιδραστήρα που βρίσκεται στην κορυφή ενός πύργου ύψους 49 ποδιών. Νερό και CO2 διοχετεύονται στον ηλιακό αντιδραστήρα, ο οποίος περιέχει μια πορώδη δομή από δημήτριο, ένα οξείδιο του μετάλλου δημητρίου σπανίων γαιών.
Η δημητρία βοηθά στην κίνηση μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής που αφαιρεί το οξυγόνο από το νερό και το CO2 για να δημιουργήσει ένα μείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου γνωστό ως αέριο σύνθεσης. Η δημήτρια δεν καταναλώνεται με αυτή τη διαδικασία και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, ενώ η περίσσεια οξυγόνου απλά απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Το αέριο σύνθεσης διοχετεύεται στον πύργο σε έναν μετατροπέα αερίου σε υγρό, όπου μετατρέπεται σε υγρό καύσιμο που περιέχει 16 τοις εκατό κηροζίνη και 40 τοις εκατό ντίζελ.
Χρησιμοποιώντας τη θερμότητα του ήλιου για να οδηγήσει ολόκληρη τη διαδικασία, η εγκατάσταση παρέχει έναν τρόπο να παρακάμψετε τις σημαντικές απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας των πιο συμβατικών προσεγγίσεων. Ωστόσο, οι ερευνητές σημειώνουν ότι η απόδοση του συστήματός τους εξακολουθεί να είναι σχετικά χαμηλή. Μόνο το τέσσερα τοις εκατό της ηλιακής ενέργειας που συλλαμβάνονταν μετατράπηκε σε χημική ενέργεια στο αέριο σύνθεσης, αν και βλέπουν έναν τρόπο να το αυξήσουν σε πάνω από 15 τοις εκατό.
Τα συνολικά επίπεδα παραγωγής απέχουν επίσης πολύ από αυτά που θα απαιτούνταν για να μειωθεί η ζήτηση καυσίμων της αεροπορικής βιομηχανίας. Παρά το γεγονός ότι η εγκατάσταση καταλάμβανε χώρο ισοδύναμο με έναν μικρό χώρο στάθμευσης αυτοκινήτων, ήταν σε θέση να παράγει μόνο λίγο περισσότερα από 5,000 λίτρα αερίου σύνθεσης σε 9 ημέρες. Λαμβάνοντας υπόψη ότι μόνο το 16 τοις εκατό αυτού μετατράπηκε στη συνέχεια σε κηροζίνη, η τεχνολογία θα πρέπει να αυξηθεί σημαντικά.
Αλλά αυτή είναι η μεγαλύτερης κλίμακας επίδειξη χρήσης του ηλιακού φωτός για τη δημιουργία βιώσιμων καυσίμων μέχρι σήμερα, και όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η ρύθμιση είναι βιομηχανικά ρεαλιστική. Με περαιτέρω αλλαγές και πολλές επενδύσεις, αυτό θα μπορούσε μια μέρα να προσφέρει έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο για να διασφαλίσουμε ότι οι πτήσεις μας θα επιβαρύνουν λιγότερο το περιβάλλον.
Πίστωση εικόνας: ETH Zurich
