Combustibil din aer, apă și lumină Cercetătorii dezvoltă kerosen ecologic - Cunoștințe -
O nouă tehnologie transformă dioxidul de carbon, apa și lumina soarelui în kerosen ecologic. Aceasta este soluția pentru zborurile low-cost?
O problemă nerezolvată până acum în măsurile de combatere a schimbărilor climatice este traficul aerian: în jur de șase milioane de barili sau puțin sub un miliard de litri de kerosen arde în turbinele cu reacție din întreaga lume. Și asta în fiecare zi. În fiecare an, aproximativ 350 de miliarde de litri, care sunt produși în prezent aproape exclusiv din țiței și care, prin urmare, alimentează încălzirea globală cu cantități uriașe de dioxid de carbon.
În timp ce schimbarea energiei a fost cel puțin anunțată în producția de energie electrică și de încălzire, în traficul rutier sau pe apă, nu pare să existe nici un substitut pentru kerosen la vedere în următoarele câteva decenii, cel puțin pentru practic nici o alternativă la zborurile pe distanțe lungi. Dar acum Christian Sattler de la Centrul German Aerospațial (DLR) din Köln și colegii săi vor să producă kerosen în mod durabil din dioxid de carbon, apă și puterea luminii solare.
Tagesspiegel Background Energy & Climate
Eliminarea treptată a cărbunelui, schimbările climatice, cuplarea sectorială: informarea pentru sectorul energetic și climatic. Pentru factorii de decizie și experții din afaceri, politici, asociații, știință și ONG-uri.
Până în prezent, această tehnologie funcționează doar în gama de litri. "Cu toate acestea, în zece până la 15 ani, plantele la scară industrială par posibile, care pot produce în mod durabil 300.000 de litri de kerosen pe zi", spune Christian Sattler.
Nu există o zonă de cultivare pentru bio-kerosen
Este adevărat că kerosenul a fost deja produs în mod durabil din plante, de exemplu. Dar pur și simplu nu există suficient spațiu pentru a cultiva aceste culturi. Compania aeriană „Air New Zealand” a calculat în urmă cu zece ani că zece la sută din suprafața Noii Zeelande ar fi necesară pentru a produce numai bio-kerosen pentru traficul aerian intern.
Prin urmare, combustibilul pentru aviație de pe teren nu este practic practic. Desigur, există și opțiunea de a folosi excesul de energie electrică de la centralele solare și eoliene pentru a împărți apa în hidrogen și oxigen și apoi să procesăm hidrogenul cu dioxid de carbon în kerosen și alți combustibili lichizi. Cu toate acestea, inginerii și cercetătorii știu că în fiecare etapă a acestor procese, doar o parte din energia utilizată furnizează produsul dorit, iar restul de multe ori mult mai mare se pierde în principiu.
Dacă cercetătorii renunță la primul pas, în care electricitatea este produsă din vânt sau lumina soarelui, și produc hidrogenul necesar direct din energia solară fără a trece prin electricitate, ei economisesc energie și costuri în egală măsură.
Împărțirea apei cu lumină
Cu toate acestea, razele normale ale soarelui nu sunt suficient de apropiate pentru a împărți apa în hidrogen și oxigen. „Pentru asta avem nevoie de temperaturi ridicate și de o reacție chimică”, explică Christian Sattler. Cercetătorii DLR pot recurge la metode încercate și testate. Chimiștii cunosc câteva sute de reacții în care metalele sau alte elemente absorb oxigenul. În cadrul proiectului „SUN-to-LIQUID” finanțat în comun de Uniunea Europeană și Elveția, cercetătorii de la DLR, Institutul Federal Elvețian de Tehnologie (ETH) din Zurich și alte instituții folosesc metalul pământurilor rare „Cer”.
La început există un atom de oxigen pentru fiecare atom de ceriu, în cursul reacției, acest oxid de ceriu smulge atomul de oxigen din apă la temperaturi foarte ridicate. Ceriul are acum doi atomi de oxigen ca parteneri, în timp ce din apă rămâne doar hidrogen. Într-un proces foarte similar, oxidul de ceriu obține, de asemenea, un atom de oxigen din dioxidul de carbon și generează monoxid de carbon în acest proces.
Gazul devine kerosen
Pe scurt, gazele hidrogen și monoxid de carbon sunt formate din vapori de apă și dioxid de carbon. Chimiștii numesc acest amestec „gaz de sinteză” din motive întemeiate: combustibili lichizi precum kerosen și benzină pot fi produși din acesta folosind „procesul Fischer-Tropsch”, dezvoltat în anii 1920 și utilizat pe scară industrială în diferite țări, din Germania până în Africa de Sud ".
Cercetătorii DLR și ETH folosesc acum acest proces cu câteva ajustări pentru a produce kerosen din gaz de sinteză într-o instalație de testare construită special pentru aceasta în Móstoles, sud-vest de capitala spaniolă Madrid.
Cercetătorii continuă să încălzească oxidul de ceriu solid, care este încărcat cu mult oxigen suplimentar, la aproximativ 1500 de grade Celsius. Aceasta eliberează oxigen, care poate fi folosit ca materie primă valoroasă pentru diferite procese. Oxidul de ceriu poate produce apoi gaz de sinteză suplimentar. Cercetătorii generează temperaturile ridicate necesare pentru acest lucru în așa-numitele „turnuri solare” în jurul cărora sunt aranjate câmpuri mari cu oglinzi care focalizează lumina soarelui incidentă exact pe reactorul care este încorporat în acest turn. Cercetătorii DLR au contribuit la dezvoltarea tehnologiei pentru aceste turnuri solare încă din anii 1980 și astăzi astfel de sisteme din Spania furnizează deja cantități mari de energie solară.
O afacere pentru regiunile în care altfel înflorește doar căldura
Turnurile solare sunt cel mai bine operate economic în regiunile aride ale lumii, unde cerul este în mare parte fără nori. În vecinătatea Europei Centrale, sudul Spaniei sau zonele deșertice din Africa de Nord și Peninsula Arabică sunt ideale.
În țări precum Maroc, unde centralele solare și eoliene produc deja electricitate la scară largă pentru uz propriu, dar și pentru export, astfel de turnuri solare ar putea produce kerosen pentru aviație în viitor. Dar alte zone aride, de exemplu în Asia Centrală, Africa de Sud, Australia și America de Nord și de Sud sunt de asemenea potrivite.
Chiar și în regiunile mai răcoroase, în provincia canadiană Alberta, există deja o astfel de centrală solară în zonele uscate cunoscute sub numele de „tărâmuri”. Experți de la Bauhaus Luftfahrt e. V. „a tuturor lucrurilor. Această asociație a fost înființată în comun de Bavaria și de marile companii de aviație precum Airbus și MTU în 2005 și de atunci s-a ocupat de viitorul mobilității și în special al aviației.
Astăzi kerosenul costă 60 de cenți pe litru, 128 de cenți ar proveni din producția durabilă
Cercetătorii au nevoie de apă pură ca ingrediente pentru kerosenul durabil obținut în acest mod. „Puteți folosi apă de mare sau apă poluată, care este curățată cu căldura reziduală din sistem”, explică cercetătorul DLR Christian Sattler. Al doilea ingredient este dioxidul de carbon, despre care se spune că este extras din aer. Până în prezent, acest lucru a consumat relativ mult timp.
Dar cercetătorii de la Institutul de Tehnologie Karlsruhe (KIT) dezvoltă în prezent sisteme mari care fac acest proces considerabil mai ieftin. În decurs de zece ani, aceste procese ar putea produce aproximativ 300.000 de litri de kerosen pe zi într-o instalație care acoperă 38 de kilometri pătrați de mărimea unui oraș mic.
Potrivit unui studiu realizat de Bauhaus Luftfahrt eV, un litru de kerosen din astfel de sisteme ar putea costa 2,23 euro. V. apoi costă. În condiții foarte favorabile, costurile ar putea fi chiar reduse la 1,28 euro pe litru. Și dacă oxigenul subprodus poate fi vândut, ar fi posibile reduceri suplimentare ale costurilor.
Deoarece kerosenul din țiței costă în prezent aproximativ 60 de cenți pe litru, iar costurile combustibilului reprezintă doar o parte mai mică din costurile zborurilor, prețurile biletelor ar trebui să crească moderat doar atunci când se trece la kerosen durabil din turnurile solare.
„De asemenea, dezvoltăm procesul în continuare”, explică cercetătorul DLR Christian Sattler. În loc de oxid de ceriu, alte materiale ar putea fi utilizate pentru reacția chimică pentru a elimina oxigenul din apă și dioxidul de carbon, cum ar fi mineralele perovskite, care conțin metale și oxigen și sunt considerabil mai ieftine. „Oxizii de sulf, care sunt deja produși la extragerea metalelor din minereuri, ar putea fi de un interes deosebit”, spune Christian Sattler.
mai multe despre subiect
Biokerosen în traficul aerian Durabil, dar scump
Cu kerosen din turnurile solare, avioanele ar putea zbura în continuare într-un viitor ecologic. Piața va arăta dacă acest lucru va face posibilă și zboruri ieftine ieftine.