En théorie, il est possible de créer du carburéacteur à partir de rien d'autre que de l'eau, du CO2 et de l'énergie solaire, mais le faire en dehors du laboratoire s'est avéré un défi. Les chercheurs ont désormais créé le premier système entièrement intégré capable de le faire à grande échelle sur le terrain.
L’aviation représente environ cinq pour cent des émissions mondiales de gaz à effet de serre, et il s’avère obstinément difficile de la décarboner. Alors que d’autres secteurs se sont appuyés sur l’électrification pour passer des combustibles fossiles aux sources d’énergie renouvelables, les contraintes de poids strictes de l’aviation rendent impossible le recours à l’énergie par batterie dans un avenir proche.
Il existe un consensus croissant selon lequel toute voie réaliste vers la décarbonisation de l'aviation d'ici le milieu de ce siècle nécessitera l'utilisation de carburants durables « d'appoint », c'est-à-dire des carburants qui fonctionnent avec les moteurs à réaction et les infrastructures de ravitaillement existants. La logique est que toute source d'énergie alternative comme les piles, les liquides Hydrogénation, ou l'ammoniac liquide nécessitera des niveaux d'investissement irréalistes dans de nouveaux avions et systèmes de stockage et de distribution de carburant.
Les chercheurs étudient une grande variété d’approches pour fabriquer des carburants d’aviation durables. La plus courante aujourd’hui consiste à créer du kérosène en faisant réagir des huiles animales ou végétales avec de l’hydrogène. L'approche est bien établie, mais les sources renouvelables de ces matières premières sont limitées et il existe une concurrence du biodiesel du secteur automobile.
Une approche émergente consiste à créer du carburant en combinant directement des carburants verts Hydrogénation avec du monoxyde de carbone dérivé du CO2 capturé. C’est beaucoup plus difficile car toutes les étapes impliquées – électrolyser l’eau pour créer de l’hydrogène vert, capter le CO2 de l’air ou de sources industrielles, réduire le CO2 en CO et les combiner pour créer du kérosène – utilisent beaucoup d’énergie. énergie.
L’avantage est que les matières premières sont abondantes, donc trouver un moyen de réduire les besoins énergétiques pourrait ouvrir la porte à une nouvelle source abondante de carburants durables. Une nouvelle centrale utilisant un ensemble de miroirs pour diriger la lumière du soleil vers un réacteur solaire situé au sommet d'une tour pourrait constituer une approche prometteuse.
«Nous sommes les premiers à démontrer l'ensemble de la chaîne de processus thermochimiques, depuis l'eau et le CO2 jusqu'au kérosène, dans un système de tour solaire entièrement intégré», Aldo Steinfeld de l'ETH Zurich, qui a dirigé la recherche. a déclaré dans un communiqué de presse. «Cette centrale à carburant à tour solaire a été exploitée avec une configuration adaptée à la mise en œuvre industrielle, établissant ainsi une étape technologique vers la production de carburants d'aviation durables.»
L'installation, décrite dans un papier dans Joule, comporte 169 panneaux réfléchissants de suivi du soleil qui redirigent et concentrent la lumière du soleil dans le réacteur solaire perché au sommet d'une tour de 49 pieds de haut. L'eau et le CO2 sont pompés dans le réacteur solaire, qui contient une structure poreuse en cérium, un oxyde du cérium, un métal des terres rares.
L'oxyde de cérium contribue à déclencher une réaction redox qui élimine l'oxygène de l'eau et du CO2 pour créer un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène appelé gaz de synthèse. L'oxyde de cérium n'est pas consommé par ce processus et peut être réutilisé, tandis que l'excès d'oxygène est simplement rejeté dans l'atmosphère. Le gaz de synthèse est pompé vers le bas de la tour vers un convertisseur gaz-liquide, où il est transformé en carburant liquide contenant 16 pour cent de kérosène et 40 pour cent de diesel.
En utilisant la chaleur du soleil pour piloter l’ensemble du processus, l’installation permet de contourner les demandes considérables en électricité des approches plus conventionnelles. Cependant, les chercheurs constatent que l’efficacité de leur système est encore relativement faible. Seulement quatre pour cent de l’énergie solaire capturée a été convertie en énergie chimique dans le gaz de synthèse, bien qu’ils voient un moyen d’augmenter ce chiffre au-dessus de 15 pour cent.
Les niveaux de production globaux sont également très loin de ce qui serait nécessaire pour réduire la demande de carburant de l'industrie aéronautique. Même si l’installation occupait l’équivalent d’un petit parking, elle n’a pu produire qu’un peu plus de 5,000 9 litres de gaz de synthèse en 16 jours. Étant donné que seulement XNUMX pour cent de cette quantité ont ensuite été convertis en kérosène, la technologie devra être considérablement développée.
Mais il s’agit de la démonstration à plus grande échelle de l’utilisation de la lumière solaire pour créer des carburants durables à ce jour et, comme le soulignent les chercheurs, l’installation est réaliste sur le plan industriel. Avec des ajustements supplémentaires et de nombreux investissements, cela pourrait un jour offrir un moyen prometteur de garantir que nos vols sont moins polluants.
Crédit d’image : ETH Zurich
