이론상으로는 물, CO2, 태양 에너지만으로 제트 연료를 만드는 것이 가능하지만 실험실 밖에서 그렇게 하는 것은 어려운 일입니다. 이제 연구자들은 현장에서 대규모로 이를 수행할 수 있는 최초의 완전히 통합된 시스템을 만들었습니다.
항공은 전 세계 온실 가스 배출량의 약 XNUMX%를 차지하며 탄소를 제거하는 것이 완고하게 어려운 것으로 입증되었습니다. 다른 부문은 화석 연료에서 재생 가능한 에너지원으로 전환하기 위해 전기화에 의존했지만 항공의 엄격한 중량 제약으로 인해 가까운 장래에 배터리 전원에 의존하는 것은 불가능합니다.
금세기 중반까지 항공을 탈탄소화하기 위한 현실적인 경로는 기존 제트 엔진 및 연료 공급 기반 시설과 함께 작동하는 연료를 의미하는 지속 가능한 "드롭 인" 연료의 사용을 필요로 한다는 데에 점점 더 많은 합의가 이루어지고 있습니다. 논리는 배터리, 액체와 같은 대체 전원이 수소, 또는 액체 암모니아는 새로운 항공기와 연료 저장 및 분배 시스템에 대한 비현실적인 수준의 투자를 필요로 합니다.
연구원들은 지속 가능한 항공 연료를 만들기 위한 다양한 접근 방식을 조사하고 있습니다. 오늘날 가장 흔한 것은 동식물 기름을 수소와 반응시켜 등유를 만드는 것입니다. 접근 방식은 잘 확립되어 있지만 이러한 공급원료의 재생 가능한 소스가 제한되어 있고 자동차 부문의 바이오디젤과 경쟁이 있습니다.
새로운 접근 방식은 녹색을 직접 결합하여 연료를 생성하는 것입니다. 수소 포집된 CO2에서 파생된 일산화탄소로. 이는 물을 전기분해하여 녹색 수소를 생성하고, 공기 또는 산업 공급원에서 CO2를 포집하고, CO2를 CO로 환원하고, 이를 결합하여 등유를 생성하는 등 관련된 모든 단계에서 많은 양의 에너지를 사용하기 때문에 훨씬 더 어렵습니다. 에너지.
장점은 원료가 풍부하기 때문에 에너지 요구량을 줄이는 방법을 찾는 것이 지속 가능한 연료의 풍부하고 새로운 원천을 열 수 있다는 것입니다. 타워 꼭대기에 있는 태양광 원자로 쪽으로 햇빛을 비추기 위해 거울 배열을 사용하는 새로운 공장은 유망한 접근 방식이 될 수 있습니다.
이 연구를 주도한 ETH Zurich의 Aldo Steinfeld는 “우리는 완전히 통합된 태양열 타워 시스템에서 물과 CO2에서 등유에 이르는 전체 열화학 공정 체인을 최초로 시연했습니다. 보도 자료에서 말했다. "이 태양열 타워 연료 공장은 산업 구현과 관련된 설정으로 운영되어 지속 가능한 항공 연료 생산을 위한 기술적 이정표를 세웠습니다."
에 설명된 시설 종이 줄, 169개의 태양 추적 반사 패널이 49피트 높이의 타워 꼭대기에 위치한 태양열 원자로로 햇빛을 리디렉션하고 집중시킵니다. 물과 CO2는 희토류 금속 세륨의 산화물인 세리아로 만들어진 다공성 구조를 포함하는 태양열 반응기로 펌핑됩니다.
세리아는 물과 CO2에서 산소를 제거하여 합성 가스로 알려진 일산화탄소와 수소의 혼합물을 생성하는 산화환원 반응을 유도하는 데 도움이 됩니다. 세리아는 이 과정에서 소모되지 않고 재사용될 수 있으며, 과잉 산소는 단순히 대기 중으로 방출됩니다. 합성가스는 탑에서 가스-액체 변환기로 펌핑되어 16%의 등유와 40%의 디젤이 포함된 액체 연료로 처리됩니다.
전체 공정을 구동하기 위해 태양열을 사용함으로써 이 설정은 보다 전통적인 접근 방식의 상당한 전력 수요를 피할 수 있는 방법을 제공합니다. 그러나 연구원들은 시스템의 효율성이 여전히 상대적으로 낮다고 지적합니다. 포획된 태양 에너지의 15%만이 합성 가스에서 화학 에너지로 변환되지만, 이를 XNUMX% 이상으로 증가시키는 경로를 보고 있습니다.
전체 생산 수준은 항공 산업의 연료 수요를 줄이는 데 필요한 수준과도 거리가 멀다. 이 시설은 작은 주차장과 같은 공간을 차지하지만 5,000일 만에 9리터가 조금 넘는 합성가스를 생산할 수 있었습니다. 그 중 16%만이 등유로 전환되었다는 점을 고려할 때 이 기술은 상당히 확장되어야 합니다.
그러나 이것은 현재까지 지속 가능한 연료를 만들기 위해 태양광을 사용하는 가장 큰 규모의 시연이며 연구원들이 지적했듯이 설정은 산업적으로 현실적입니다. 추가 조정과 많은 투자를 통해 언젠가는 비행이 환경에 대한 부담을 덜 수 있도록 하는 유망한 방법을 제공할 수 있습니다.
이미지 크레디트: ETH 취리히
