Secara teori, adalah mungkin untuk membuat bahan bakar jet tidak lebih dari air, CO2, dan energi dari matahari, tetapi melakukannya di luar laboratorium terbukti menantang. Sekarang para peneliti telah menciptakan sistem terintegrasi penuh pertama yang mampu melakukannya dalam skala besar di lapangan.
Penerbangan menyumbang sekitar lima persen dari emisi gas rumah kaca global, dan terbukti sangat sulit untuk didekarbonisasi. Sementara sektor lain telah mengandalkan elektrifikasi untuk beralih dari bahan bakar fosil ke sumber energi terbarukan, kendala berat penerbangan yang ketat membuat mengandalkan daya baterai tidak layak kapan saja dalam waktu dekat.
Ada konsensus yang berkembang bahwa setiap rute realistis untuk mendekarbonisasi penerbangan pada pertengahan abad ini akan memerlukan penggunaan bahan bakar “drop-in” yang berkelanjutan, yang mengacu pada bahan bakar yang bekerja dengan mesin jet dan infrastruktur pengisian bahan bakar yang ada. Logikanya adalah bahwa sumber daya alternatif apa pun seperti baterai, cairan hidrogen, atau amonia cair akan membutuhkan tingkat investasi yang tidak realistis untuk pesawat baru serta sistem penyimpanan dan distribusi bahan bakar.
Para peneliti sedang menyelidiki berbagai pendekatan untuk membuat bahan bakar penerbangan yang berkelanjutan. Yang paling umum saat ini melibatkan pembuatan minyak tanah dengan mereaksikan minyak hewani atau nabati dengan hidrogen. Pendekatannya sudah mapan, tetapi ada sumber terbarukan yang terbatas dari bahan baku ini dan ada persaingan dari biodiesel dari sektor otomotif.
Sebuah pendekatan yang muncul melibatkan menciptakan bahan bakar dengan langsung menggabungkan hijau hidrogen dengan karbon monoksida yang berasal dari CO2 yang ditangkap. Ini jauh lebih menantang karena semua langkah yang terlibat—mengelektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen hijau, menangkap CO2 dari udara atau sumber industri, mereduksi CO2 menjadi CO, dan menggabungkannya untuk membuat minyak tanah—menggunakan banyak energi.
Keuntungannya adalah bahan bakunya berlimpah, sehingga menemukan cara untuk mengurangi kebutuhan energi dapat membuka pintu bagi sumber bahan bakar berkelanjutan baru yang berlimpah. Sebuah pabrik baru yang menggunakan serangkaian cermin untuk mengarahkan sinar matahari ke reaktor surya di atas menara bisa menjadi pendekatan yang menjanjikan.
“Kami adalah yang pertama mendemonstrasikan seluruh rantai proses termokimia dari air dan CO2 hingga minyak tanah dalam sistem menara surya yang terintegrasi penuh,” Aldo Steinfeld dari ETH Zurich, yang memimpin penelitian, mengatakan dalam siaran pers. “Pabrik bahan bakar menara surya ini dioperasikan dengan pengaturan yang relevan dengan implementasi industri, menetapkan tonggak teknologi menuju produksi bahan bakar penerbangan yang berkelanjutan.”
Fasilitas, dijelaskan dalam kertas masuk Joule, menampilkan 169 panel reflektif pelacak matahari yang mengarahkan dan memusatkan sinar matahari ke dalam reaktor surya yang bertengger di atas menara setinggi 49 kaki. Air dan CO2 dipompa ke dalam reaktor surya, yang berisi struktur berpori yang terbuat dari ceria, oksida dari serium logam tanah jarang.
Ceria membantu mendorong reaksi redoks yang menghilangkan oksigen dari air dan CO2 untuk menciptakan campuran karbon monoksida dan hidrogen yang dikenal sebagai syngas. Ceria tidak dikonsumsi oleh proses ini dan dapat digunakan kembali, sedangkan kelebihan oksigen dilepaskan begitu saja ke atmosfer. Syngas dipompa ke bawah menara ke konverter gas-ke-cair, di mana ia diproses menjadi bahan bakar cair yang mengandung 16 persen minyak tanah dan 40 persen solar.
Dengan menggunakan panas matahari untuk menggerakkan seluruh proses, penyiapan menyediakan jalan di sekitar tuntutan listrik yang cukup besar dari pendekatan yang lebih konvensional. Namun, para peneliti mencatat bahwa efisiensi sistem mereka masih relatif rendah. Hanya empat persen dari energi matahari yang ditangkap diubah menjadi energi kimia di syngas, meskipun mereka melihat rute untuk meningkatkannya hingga di atas 15 persen.
Tingkat produksi keseluruhan juga jauh dari apa yang dibutuhkan untuk mengurangi permintaan bahan bakar industri penerbangan. Meskipun fasilitas tersebut menghabiskan ruang yang setara dengan tempat parkir mobil kecil, fasilitas ini hanya mampu menghasilkan lebih dari 5,000 liter syngas dalam 9 hari. Mengingat hanya 16 persen dari yang kemudian diubah menjadi minyak tanah, teknologi harus ditingkatkan secara signifikan.
Tapi ini adalah demonstrasi skala terbesar menggunakan sinar matahari untuk membuat bahan bakar berkelanjutan hingga saat ini, dan seperti yang ditunjukkan oleh para peneliti, pengaturannya realistis secara industri. Dengan penyesuaian lebih lanjut dan banyak investasi, ini suatu hari nanti dapat menawarkan cara yang menjanjikan untuk memastikan penerbangan kami tidak terlalu membebani lingkungan.
Kredit Gambar: ETH Zurich
