Теоретично можна створювати паливо для реактивних двигунів лише з води, CO2 та енергії сонця, але зробити це поза лабораторією виявилося складним завданням. Тепер дослідники створили першу повністю інтегровану систему, здатну робити це в масштабі в польових умовах.
На авіацію припадає близько п’яти відсотків глобальних викидів парникових газів, і доведено, що її вперто важко декарбонізувати. У той час як інші сектори покладаються на електрифікацію, щоб перейти від викопного палива до відновлюваних джерел енергії, суворі обмеження ваги авіації роблять неможливим покладатися на живлення від батарей у найближчому майбутньому.
Зростає консенсус щодо того, що будь-який реалістичний шлях до декарбонізації авіації до середини цього сторіччя вимагатиме використання екологічно чистого палива, яке працює з існуючими реактивними двигунами та паливною інфраструктурою. Логіка полягає в тому, що будь-яке альтернативне джерело живлення, наприклад акумулятори, є рідиною Гідруванняабо рідкий аміак вимагатиме нереалістичних інвестицій у нові літаки та системи зберігання та розподілу палива.
Дослідники досліджують широкий спектр підходів до створення екологічно чистого авіаційного палива. Найбільш поширеним сьогодні є створення гасу шляхом взаємодії тваринних або рослинних масел з воднем. Цей підхід добре розроблений, але існує обмежена кількість відновлюваних джерел цієї сировини, а також існує конкуренція з боку біодизеля з автомобільного сектора.
Новий підхід передбачає створення палива шляхом прямого поєднання зелені Гідрування з окисом вуглецю, отриманим із уловленого CO2. Це набагато складніше, оскільки всі необхідні етапи — електроліз води для створення зеленого водню, уловлювання CO2 з повітря чи промислових джерел, відновлення CO2 до CO та їх поєднання для створення гасу — потребують багато енергія.
Перевага полягає в тому, що сировини є у великій кількості, тому пошук способу зменшити потреби в енергії може відкрити двері до великого нового джерела екологічно чистого палива. Нова установка, яка використовує ряд дзеркал для направлення сонячного світла на сонячний реактор на вершині вежі, може бути багатообіцяючим підходом.
«Ми перші продемонстрували весь термохімічний технологічний ланцюжок від води та CO2 до гасу в повністю інтегрованій системі сонячних башт», — сказав Альдо Штайнфельд з ETH Zurich, який керував дослідженнями. сказав у прес-релізі. «Ця паливна установка з сонячними баштами працювала з установками, відповідними для промислового впровадження, встановлюючи технологічну віху на шляху до виробництва екологічно чистого авіаційного палива».
Об'єкт, описаний в a папір в Джоуль, має 169 відбиваючих панелей, що відстежують сонце, які перенаправляють і концентрують сонячне світло в сонячний реактор, розташований на вершині вежі заввишки 49 футів. Вода та CO2 закачуються в сонячний реактор, який містить пористу структуру з діоксиду церію, оксиду рідкоземельного металу церію.
Двоокис церію допомагає запускати окислювально-відновну реакцію, яка позбавляє кисень із води та CO2 для створення суміші монооксиду вуглецю та водню, відомої як синтетичний газ. Оксид церію не витрачається в цьому процесі і може бути використаний повторно, а надлишок кисню просто викидається в атмосферу. Синтетичний газ перекачується з башти в конвертер газу в рідину, де він переробляється в рідке паливо, яке містить 16 відсотків гасу і 40 відсотків дизельного палива.
Завдяки використанню тепла сонця для керування всім процесом, установка дозволяє обійти значні потреби в електроенергії більш звичайних підходів. Однак дослідники відзначають, що ефективність їхньої системи поки відносно низька. Лише чотири відсотки уловленої сонячної енергії було перетворено на хімічну енергію в синтетичному газі, хоча вони бачать шлях до підвищення цього рівня до 15 відсотків.
Загальний рівень виробництва також дуже далекий від того, що було б необхідно для зниження потреб авіаційної промисловості в паливі. Незважаючи на те, що об’єкт займає площу, еквівалентну невеликій автостоянці, він міг виробити лише трохи більше 5,000 літрів синтез-газу за 9 днів. Враховуючи, що лише 16 відсотків цього було потім перетворено на гас, технологію доведеться значно розширити.
Але це найбільша на сьогоднішній день демонстрація використання сонячного світла для створення екологічно чистого палива, і, як зазначають дослідники, установка є промислово реалістичною. З подальшими налаштуваннями та значними інвестиціями це одного разу може запропонувати багатообіцяючий спосіб зробити наші польоти меншим тягарем для навколишнього середовища.
Авторство зображення: ETH Zurich
