Teoretično je mogoče ustvariti reaktivno gorivo samo iz vode, CO2 in sončne energije, vendar se je to izven laboratorija izkazalo za zahtevno. Raziskovalci so zdaj ustvarili prvi popolnoma integriran sistem, ki lahko to počne v velikem obsegu na terenu.
Letalstvo predstavlja približno pet odstotkov svetovnih emisij toplogrednih plinov in dokazano je, da ga je težko razogljičiti. Medtem ko so se drugi sektorji pri prehodu s fosilnih goriv na obnovljive vire energije zanašali na elektrifikacijo, je zaradi strogih omejitev teže letalstva zanašanje na baterijsko napajanje v bližnji prihodnosti neizvedljivo.
Vse več je soglasja, da bo vsaka realistična pot do razogljičenja letalstva do sredine tega stoletja zahtevala uporabo trajnostnih goriv, ki se uporabljajo za vgradnjo, kar se nanaša na goriva, ki delujejo z obstoječimi reaktivnimi motorji in infrastrukturo za oskrbo z gorivom. Logika je, da je vsak alternativni vir energije, kot so baterije, tekočina vodikali pa bo tekoči amoniak zahteval nerealne ravni naložb v nova letala ter sisteme za shranjevanje in distribucijo goriva.
Raziskovalci preiskujejo široko paleto pristopov k izdelavi trajnostnih letalskih goriv. Najpogostejši danes vključuje ustvarjanje kerozina z reakcijo živalskih ali rastlinskih olj z vodikom. Pristop je dobro uveljavljen, vendar so obnovljivi viri teh surovin omejeni in obstaja konkurenca biodizla iz avtomobilskega sektorja.
Nastajajoči pristop vključuje ustvarjanje goriva z neposrednim združevanjem zelenega vodik z ogljikovim monoksidom, pridobljenim iz zajetega CO2. To je veliko bolj zahtevno, ker vsi vključeni koraki – elektroliza vode za ustvarjanje zelenega vodika, zajemanje CO2 iz zraka ali industrijskih virov, redukcija CO2 v CO in njihovo združevanje za ustvarjanje kerozina – uporabljajo veliko energija.
Prednost je, da je surovin v izobilju, zato bi iskanje načina za zmanjšanje potreb po energiji lahko odprlo vrata obilnemu novemu viru trajnostnih goriv. Nov obrat, ki uporablja vrsto ogledal za usmerjanje sončne svetlobe proti sončnemu reaktorju na vrhu stolpa, bi lahko bil obetaven pristop.
"Prvi smo prikazali celotno termokemično procesno verigo od vode in CO2 do kerozina v popolnoma integriranem sistemu sončnih stolpov," je Aldo Steinfeld iz ETH Zurich, ki je vodil raziskavo, je dejal v sporočilu za javnost. "Ta tovarna goriva v solarnem stolpu je delovala z nastavitvijo, ki je pomembna za industrijsko uporabo, in je postavila tehnološki mejnik v smeri proizvodnje trajnostnih letalskih goriv."
Objekt, opisan v a papir v Joule, ima 169 odsevnih plošč za sledenje soncu, ki preusmerjajo in koncentrirajo sončno svetlobo v sončni reaktor, nameščen na vrhu 49 metrov visokega stolpa. Voda in CO2 se črpata v solarni reaktor, ki vsebuje porozno strukturo iz ceria, oksida redke zemeljske kovine cerija.
Ceria pomaga poganjati redoks reakcijo, ki odvzame kisik iz vode in CO2, da nastane mešanica ogljikovega monoksida in vodika, znana kot sintetični plin. Ceria se pri tem procesu ne porabi in se lahko ponovno uporabi, medtem ko se presežek kisika preprosto sprosti v ozračje. Sintetični plin se črpa po stolpu v pretvornik plina v tekočino, kjer se predela v tekoče gorivo, ki vsebuje 16 odstotkov kerozina in 40 odstotkov dizla.
Z izkoriščanjem sončne toplote za pogon celotnega procesa postavitev omogoča obhod znatnih potreb po električni energiji zaradi bolj običajnih pristopov. Vendar pa raziskovalci ugotavljajo, da je učinkovitost njihovega sistema še vedno razmeroma nizka. Samo štirje odstotki zajete sončne energije so bili pretvorjeni v kemično energijo v sintetičnem plinu, čeprav vidijo pot do povečanja tega deleža nad 15 odstotkov.
Tudi skupne ravni proizvodnje so daleč od tistega, kar bi bilo potrebno za zmanjšanje potreb po gorivu v letalski industriji. Kljub temu, da objekt zavzema prostor, enak majhnemu parkirišču, je lahko v 5,000 dneh proizvedel le nekaj več kot 9 litrov sintetičnega plina. Glede na to, da se je le 16 odstotkov tega nato pretvorilo v kerozin, bo treba tehnologijo precej povečati.
Toda to je največja predstavitev uporabe sončne svetlobe za ustvarjanje trajnostnih goriv doslej, in kot poudarjajo raziskovalci, je postavitev industrijsko realna. Z nadaljnjimi prilagoditvami in veliko naložbami bi to lahko nekega dne ponudilo obetaven način, da zagotovimo, da naši leti manj obremenjujejo okolje.
Avtorstvo slike: ETH Zurich
