Proiectul SOLAR-JET

Un vis pentru oamenii de ştiinţă, producerea de hidrocarburi-combustibil combinând dioxid de carbon şi lumina soarelui este cu un pas mai aproape de realitate, datorită chimiştilor din Europa care au produs, pentru prima dată, combustibil într-un reactor solar. Deşi a fost produs kerosen doar pentru a umple un borcan de sticlă, ei cred că un concentrator solar ar putea furniza, în final, 20.000 de litri de carburant pentru avioane, pe zi.

Ideea de a extrage dioxidul de carbon din atmosferă şi a-l converti în combustibil este destul de simplă. La temperaturi ridicate, dioxidul de carbon şi apa se disociază în hidrogen, monoxid de carbon şi oxigen. Amestecul de hidrogen şi monoxid de carbon, cunoscut sub numele de gaz de sinteză sau singaz, poate fi apoi transformat în hidrocarburi lichide, cum ar fi benzină sau kerosen prin procesul Fischer-Tropsch, care a fost inventat de chimiştii Franz Fischer şi Hans Tropsch, în Germania anilor 1920.

Până acum, aplicarea practică a ideii a întâmpinat două probleme. Una dintre ele este că disocierea dioxidului de carbon şi a apei are loc doar la temperaturi foarte ridicate, de obicei peste 2200 grade Celsius. Cealaltă problemă, mai dificilă, este că aceste gaze de sinteză nu pot fi abordate prin procesul Fischer-Tropsch, până când tot oxigenul este eliminat, deoarece amestecul este exploziv.

Aldo Steinfeld de la universitatea ETH Zurich (Elveţia), împreună cu colegii din cadrul proiectului Solar-Jet sprijinit de UE, au rezolvat prima problemă, de a genera temperaturi ridicate, prin folosirea unui simulator solar cu flux ridicat de la Universitatea ETH Zurich – care imită rezultatele unui concentrator solar real.

Pentru a elimina în mod eficient oxigenul din gazul de sinteză (a doua problemă) au fost încercate diverse metode iar în final, cea stabilită de către echipa Solar-Jet a fost utilizarea de oxid de ceriu. Când este încălzit la aproximativ 1500 grade Celsius de lumina concentrată a soarelui, oxidul de ceriu eliberează gaze care conţin oxigen, acestea fiind pompate în afara incintei. În etapa următoare, ceriul aflat în noua stare chimică reacţionează cu dioxidul de carbon şi apa pentru a produce hidrogen şi monoxid de carbon – gazul de sinteză – preluând oxigen în timpul procesului. În cele din urmă, revenit în forma chimică originală, oxidul de ceriu poate fi bombardat cu lumina concentrată a soarelui, ciclul repetându-se.

Avantajul utilizării oxidul de ceriu este că oxigenul şi gazul de sinteză sunt produse în diferite etape şi pot, prin urmare, să fie colectate separat, permiţând gazului de sinteză să intre în procesul Fischer-Tropsch.

Până în prezent, grupul Solar-Jet a reuşit să producă doar un pahar de kerosen, folosind lumina artificială a soarelui şi dioxid de carbon de la o butelie de gaz, cu o eficienţă medie a procesul lumina soarelui-gaz de sinteză de 1.73%. Cu toate acestea, Andreas Sizmann, colaborator la Bauhaus Luftfahrt, un thinktank german, consideră că este o demonstraţie care va deschide calea pentru combustibilii hidrocarburi din surse regenerabile. “Aceasta este o etapă extrem de importantă în procesul pe termen lung de a dezvolta un combustibil alternativ cu adevărat durabil”, spune el. “Procesul [extrage] combustibil din resurse practic nelimitate şi fără costuri prohibitive”.

Inginerul în energie solară Jane Davidson, de la Universitatea din Minnesota, Statele Unite, spune că producţia de gaz de sinteză, folosind lumina soarelui concentrată este încă în stadiu incipient de dezvoltare. “Multe grupuri din întreaga lume lucrează la acelaşi proces, folosind diferite reactoare, dar [au] acelaşi scop, de a ajunge la eficienţă viabilă comercial pentru procesul solar-combustibil”, spune ea.

Sizmann spune că în următorii patru ani grupul Solar-Jet intenţionează să înceapă producţia gazului de sinteză într-un reactor de 50 kW, alimentat de lumina soarelui, pentru a se putea face o analiză chimică detailată şi teste extinse în mediul real. Adevărata provocare va fi să se demonstreze că lanţul de producţie este viabil economic, cea ce necesită o eficienţă de aproximativ 15%.

Combustibilii obţinuţi prin metoda “Fischer-Tropsch” sunt deja certificaţi şi pot fi utilizaţi de vehiculele şi de aeronavele existente fără a fi necesare modificări ale motoarelor acestora sau ale infrastructurii de combustibil.

O animaţie video explicativă puteţi viziona pe YouTube (nu a putut fi încorporată aici în pagină).