Найден способ превращать воду, солнечный свет и CO2 в чистый керосин
Из-за ущерба, наносимого выбросами углекислого газа нашей планете, человечеству предстоит проделать большую работу по переходу на электромобили, водородную энергию, топливные элементы и другие устойчивые формы «зеленой» энергии. Однако эти достижения потребуют серьезных изменений в существующей инфраструктуре, что может замедлить их внедрение.
До тех пор синтетическое топливо могло бы стать достойной альтернативой. Оно создано для имитации нынешнего жидкого углеводородного топлива, но производятся из возобновляемых источников, таких как биомасса, отходы или углерод, уже присутствующий в атмосфере. А поскольку оно заменяет или дополняет ископаемое топливо, его можно «встроить» в существующие двигатели и инфраструктуру.
В новом исследовании команда из ETH Zurich разработала и протестировала новую систему, которая может производить синтетическое топливо, используя только солнечный свет и воздух. Получающийся в результате продукт является углеродно-нейтральным, выделяя при сгорании ровно столько углекислого газа, сколько было первоначально удалено из воздуха.
Система состоит из трех блоков: блока прямого улавливания воздуха, блока окислительно-восстановительного восстановления солнечной энергии и блока преобразования газа в жидкость. Первая секция всасывает окружающий воздух и использует адсорбцию для удаления из него углекислого газа и воды. Затем они поступают во второй блок, где солнечная энергия используется для запуска химических реакций.
Параболический концентратор фокусирует солнечный свет, создавая температуру 1500 °C. Внутри реактора находится керамическая конструкция из оксида церия, которая поглощает кислород из поступающего диоксида углерода и воды, производя водород и оксид углерода — синтез-газ.
Сам синтез-газ можно собирать для прямого использования или направлять в третью установку, где он превращается в жидкое углеводородное топливо, такое как керосин или метанол.
Чтобы проверить концепцию, исследователи установили небольшую экспериментальную систему мощностью 5 кВт на крыше здания. Работая семь часов в день на прерывистом солнечном свете, устройство могло производить 32 мл метанола каждый день.
Это не так уж и много, но для демонстрации работоспособности концепции более чем достаточно. Команда уверят, что данная технология может быть расширена до коммерческого производства. Крупномасштабная установка может выглядеть как солнечная тепловая электростанция с полем концентраторов, фокусирующих солнечный свет на центральную башню. Ученые подсчитали, что установка, использующая 10 из этих полей, каждое из которых собирает 100 МВт солнечной радиационной энергии, может производить 95 000 л керосина в день. Этого достаточно, чтобы добраться из Лондона в Нью-Йорк и обратно на Airbus A350.
Чтобы покрыть всю потребность авиации в керосине, по подсчетам команды потребуется около 45 000 км2 солнечных электростанций. К сожалению, высокие первоначальные затраты на создание этих заводов сделают это топливо более дорогим, чем ископаемое, поэтому для запуска программы потребуются субсидии и поддержка как властей, так и частных инвесторов.
