Teoreetiliselt on lennukikütust võimalik luua ainult veest, CO2-st ja päikeseenergiast, kuid selle tegemine väljaspool laborit on osutunud keeruliseks. Nüüd on teadlased loonud esimese täielikult integreeritud süsteemi, mis suudab seda valdkonnas laialdaselt teha.
Lennundus moodustab umbes viis protsenti ülemaailmsetest kasvuhoonegaaside heitkogustest ja seda on osutunud kangekaelselt raskeks dekarboniseerida. Kui teised sektorid on fossiilkütustelt taastuvatele energiaallikatele üleminekul tuginenud elektrifitseerimisele, siis lennunduse ranged kaalupiirangud muudavad akutoitele tuginemise lähitulevikus võimatuks.
Üha enam valitseb üksmeel, et iga realistlik viis lennunduse süsinikdioksiidiheite vähendamiseks selle sajandi keskpaigaks nõuab säästvate „tilkkütuste” kasutamist, mis viitab kütustele, mis töötavad koos olemasolevate reaktiivmootorite ja kütusevarustuse infrastruktuuriga. Loogika on see, et kõik alternatiivsed toiteallikad, nagu akud, on vedelad vesinikvõi vedel ammoniaak nõuab ebarealistlikke investeeringuid uutesse õhusõidukitesse ning kütuse ladustamis- ja jaotussüsteemidesse.
Teadlased uurivad mitmesuguseid lähenemisviise säästva lennukütuse tootmiseks. Tänapäeval on kõige levinum petrooleumi loomine loomsete või taimsete õlide reageerimisel vesinikuga. Lähenemisviis on hästi välja kujunenud, kuid nende lähteainete taastuvad allikad on piiratud ja biodiislikütus konkureerib autotööstuses.
Arenev lähenemisviis hõlmab kütuse loomist keskkonnasäästlikkuse otsese kombineerimise teel vesinik kinnipüüdtud CO2-st saadud süsinikmonooksiidiga. See on palju keerulisem, kuna kõik sellega seotud etapid – vee elektrolüüsimine rohelise vesiniku loomiseks, CO2 püüdmine õhust või tööstuslikest allikatest, CO2 vähendamine CO-ks ja nende kombineerimine petrooleumi saamiseks – kasutavad palju energia.
Eeliseks on see, et toorained on külluslikud, nii et energiavajaduse vähendamise viisi leidmine võib avada ukse rohkele uuele säästvate kütuste allikale. Uus tehas, mis kasutab hulgaliselt peegleid päikesevalguse suunamiseks torni peal asuva päikesereaktori poole, võib olla paljutõotav lähenemisviis.
"Oleme esimesed, kes demonstreerisid täielikult integreeritud päikesetornide süsteemis kogu termokeemilise protsessi ahelat veest ja CO2-st petrooleumini," ütles uuringut juhtinud Aldo Steinfeld ETH Zürichist. ütles pressiteates. "Seda päikesetorni kütusejaama käitati tööstuslikuks rakendamiseks vajaliku seadistusega, mis seadis tehnoloogilise verstaposti säästvate lennukikütuste tootmiseks."
Rajatis, mida on kirjeldatud punktis a paber sisse Joule, sisaldab 169 päikest jälgivat peegeldavat paneeli, mis suunavad päikesevalguse ümber ja koondavad päikesereaktorisse, mis asub 49 jala kõrguse torni otsas. Vesi ja CO2 pumbatakse päikesereaktorisse, mis sisaldab poorset struktuuri, mis on valmistatud tseeriaoksiidist, haruldaste muldmetallide tseeriumi oksiidist.
Tseeria aitab käivitada redoksreaktsiooni, mis eraldab veest hapniku ja CO2, et luua süsinikmonooksiidi ja vesiniku segu, mida tuntakse süneesigaasina. Tseeriat see protsess ei tarbi ja seda saab uuesti kasutada, samas kui liigne hapnik lastakse lihtsalt atmosfääri. Sünnigaas pumbatakse tornist alla gaasi-vedelikuks konverterisse, kus see töödeldakse vedelkütuseks, mis sisaldab 16 protsenti petrooleumi ja 40 protsenti diislikütust.
Kasutades kogu protsessi juhtimiseks päikese soojust, võimaldab seadistus ületada tavapärasemate lähenemisviiside märkimisväärset elektrivajadust. Teadlased märgivad aga, et nende süsteemi efektiivsus on endiselt suhteliselt madal. Ainult neli protsenti püütud päikeseenergiast muudeti sünteesigaasis keemiliseks energiaks, kuigi nad näevad võimalust seda suurendada üle 15 protsendi.
Üldine tootmistase on samuti kaugel sellest, mis oleks vajalik lennundustööstuse kütusenõudluse vähendamiseks. Hoolimata sellest, et rajatis võttis ruumi samaväärselt väikese parklaga, suutis see 5,000 päevaga toota vaid veidi üle 9 liitri süngaasi. Arvestades, et ainult 16 protsenti sellest muudeti seejärel petrooleumiks, peab tehnoloogia märkimisväärselt laienema.
Kuid see on seni suurima ulatusega demonstratsioon päikesevalguse kasutamise kohta säästvate kütuste loomiseks ja nagu teadlased märgivad, on seadistus tööstuslikult realistlik. Täiendava kohandamise ja suurte investeeringutega võib see ühel päeval pakkuda paljutõotavat viisi, kuidas tagada, et meie lennud ei koormaks keskkonda.
Pildi krediit: ETH Zürich
