در تئوری، تولید سوخت جت از چیزی جز آب، CO2 و انرژی خورشید امکان پذیر است، اما انجام این کار در خارج از آزمایشگاه چالش برانگیز است. اکنون محققان اولین سیستم کاملاً یکپارچه ای را ایجاد کرده اند که قادر به انجام آن در مقیاس در این زمینه است.
هوانوردی حدود پنج درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را تشکیل می دهد و ثابت شده است که کربن زدایی آن سخت است. در حالی که سایر بخش‌ها برای تغییر از سوخت‌های فسیلی به منابع انرژی تجدیدپذیر به برق‌رسانی متکی هستند، محدودیت‌های سنگین وزن هوانوردی باعث می‌شود در آینده نزدیک تکیه بر انرژی باتری غیرممکن شود.
اجماع فزاینده ای وجود دارد که هر مسیر واقع بینانه ای برای کربن زدایی هوانوردی تا اواسط قرن جاری، مستلزم استفاده از سوخت های پایدار است که به سوخت هایی اشاره دارد که با موتورهای جت موجود و زیرساخت های سوخت رسانی کار می کنند. منطق این است که هر منبع انرژی جایگزین مانند باتری، مایع است هیدروژنیا آمونیاک مایع به سطوح غیرواقعی سرمایه گذاری در هواپیماهای جدید و سیستم های ذخیره و توزیع سوخت نیاز دارد.
محققان در حال بررسی طیف گسترده ای از رویکردها برای ساخت سوخت های هوایی پایدار هستند. امروزه متداول‌ترین روش تولید نفت سفید با واکنش روغن‌های حیوانی یا گیاهی با هیدروژن است. این رویکرد به خوبی تثبیت شده است، اما منابع تجدیدپذیر محدودی برای این مواد اولیه وجود دارد و رقابتی از سوی بیودیزل در بخش خودرو وجود دارد.
یک رویکرد نوظهور شامل ایجاد سوخت با ترکیب مستقیم سبز است هیدروژن با مونوکسید کربن حاصل از CO2 جذب شده. این بسیار چالش برانگیزتر است زیرا تمام مراحل شامل الکترولیز آب برای ایجاد هیدروژن سبز، جذب CO2 از هوا یا منابع صنعتی، کاهش CO2 به CO و ترکیب آنها برای ایجاد نفت سفید - از مقدار زیادی نفت استفاده می شود. انرژی.
مزیت این است که مواد اولیه فراوان هستند، بنابراین یافتن راهی برای کاهش انرژی مورد نیاز می‌تواند راه را به روی یک منبع جدید فراوان از سوخت‌های پایدار باز کند. یک کارخانه جدید که از مجموعه ای از آینه ها برای هدایت نور خورشید به سمت یک راکتور خورشیدی در بالای یک برج استفاده می کند، می تواند یک رویکرد امیدوارکننده باشد.
آلدو اشتاینفلد از ETH زوریخ که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، "ما اولین کسی هستیم که کل زنجیره فرآیند ترموشیمیایی از آب و CO2 تا نفت سفید را در یک سیستم برج خورشیدی کاملاً یکپارچه نشان می دهیم." گفت: در آزادی مطبوعات. این نیروگاه سوخت برج خورشیدی با راه اندازی مرتبط با اجرای صنعتی راه اندازی شد و نقطه عطفی در فناوری به سمت تولید سوخت های هوایی پایدار ایجاد کرد.
تسهیلات، شرح داده شده در a کاغذ در ژول, دارای 169 صفحه بازتابنده ردیابی خورشید است که نور خورشید را به رآکتور خورشیدی مستقر در بالای برجی به ارتفاع 49 فوت هدایت و متمرکز می کند. آب و دی‌اکسید کربن به داخل راکتور خورشیدی پمپ می‌شوند که حاوی ساختار متخلخلی است که از سریا، اکسیدی از فلز خاکی کمیاب سریم ساخته شده است.
سریا به ایجاد یک واکنش ردوکس کمک می کند که اکسیژن را از آب و CO2 جدا می کند تا مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن به نام گاز سنتز ایجاد کند. سریا با این فرآیند مصرف نمی شود و می توان دوباره از آن استفاده کرد، در حالی که اکسیژن اضافی به سادگی در اتمسفر آزاد می شود. گاز سنتز به پایین برج پمپ می شود و به مبدل گاز به مایع تبدیل می شود و در آنجا به سوخت مایع تبدیل می شود که حاوی 16 درصد نفت سفید و 40 درصد گازوئیل است.
با استفاده از گرمای خورشید برای هدایت کل فرآیند، راه‌اندازی راه‌حلی برای رفع نیازهای برق قابل توجه رویکردهای معمولی‌تر فراهم می‌کند. با این حال، محققان خاطرنشان می کنند که کارایی سیستم آنها هنوز نسبتا پایین است. تنها چهار درصد از انرژی خورشیدی جذب شده در گاز سنتز به انرژی شیمیایی تبدیل شد، اگرچه آنها راهی برای افزایش آن به بالای 15 درصد می بینند.
سطح تولید کلی نیز با آنچه که برای کاهش تقاضای سوخت صنعت هوانوردی لازم است فاصله زیادی دارد. علیرغم اینکه این تاسیسات فضایی معادل یک پارکینگ کوچک را اشغال می کند، تنها قادر به تولید بیش از 5,000 لیتر گاز سنتز در 9 روز بود. با توجه به اینکه تنها 16 درصد از آن به نفت سفید تبدیل شد، این فناوری باید به طور قابل توجهی افزایش یابد.
اما این بزرگترین نمایش در مقیاس استفاده از نور خورشید برای ایجاد سوخت های پایدار تا به امروز است و همانطور که محققان اشاره می کنند، این راه اندازی از نظر صنعتی واقع بینانه است. با تغییرات بیشتر و سرمایه گذاری زیاد، این می تواند روزی راه امیدوارکننده ای را ارائه دهد تا مطمئن شویم که پروازهای ما بار کمتری بر محیط زیست وارد می کنند.
اعتبار تصویر: ETH Zurich
