Ученые смогли превратить свет и воздух в жидкое топливо
На сегодняшний день нам известно множество способов получить различные виды топлива, не прибегая к использованию углеводородов, добываемых из земных недр. И, несмотря на то, что разработки в сфере обеспечения человечества той же альтернативной энергией посредством солнечных батарей уже сегодня успешно внедряются в мировую практику, ученые не оставляют попыток найти и другие не менее эффективные способы. И недавно это удалось группе экспертов из Швейцарии, которые разработали новую технологию получения жидкого углеводородного топлива исключительно из солнечного света и воздуха.
Зачем это нужно?
В первую очередь, подобные разработки помогут сделать одни из самых опасных для окружающей среды виды транспорта (а именно, морской и авиационный) более экологичными. Дело в том, что на сегодняшний день для морских и речных судов, а также для различных видов авиации используется топливо на основе углеводородов, получаемых в процессе переработки нефти. Мало того, что процесс добычи черного золота сложно назвать полезным для нашей планеты, так еще и создание энергоэффективного топлива сопровождается образованием вредных продуктов, загрязняющих атмосферу нашей планеты.
Советуем почитать: Как пластиковые отходы могут стать новым источником энергии
Cолнечная установка производит синтетическое жидкое топливо, которое при сжигании выделяет столько же углекислого газа (СО2), сколько ранее извлекалось из воздуха для его же производства. То есть, по факту, мы имеем практически экологически чистый продукт.
Как это работает
Система извлекает углекислый газ и воду сразу из окружающего воздуха и разделяет их, используя солнечную энергию. Этот процесс приводит к получению так называемого синтез-газа — смеси водорода и оксида углерода, которые затем путем несложных химических реакций превращают в керосин, метанол и другие углеводороды. Эти виды топлива можно использовать в уже существующей транспортной инфраструктуре.
Этот параболический рефлектор, установленный на крыше Швейцарской высшей технической школы Цюриха, «собирает» свет и направляет его к двум реакторам, расположенным в середине установки.
«Наша установка доказывает, что углеродно-нейтральное углеводородное топливо может быть изготовлено из солнечного света и воздуха в реальных полевых условиях», — поясняет глава разработки, профессор Альдо Штайнфельд. «Термохимический процесс использует весь солнечный спектр и проходит при высоких температурах, обеспечивая быстрое протекание реакций и высокую эффективность.»
Непосредственно сам «мини-завод» по синтезу топлива. Он производит около одного децилитра топлива в день (чуть меньше половины чашки)
Штайнфельд и его группа уже работают над крупномасштабным испытанием своего солнечного реактора на базе большой установки для сбора солнечного света в пригороде Мадрида в рамках проекта «Sun-to-Liquid». Следующая цель группы — масштабировать технологию для промышленного внедрения и сделать ее экономически конкурентоспособной.
«Солнечная установка, занимающая площадь в один квадратный километр, может производить 20 000 литров керосина в день», — говорит еще один автор работы Филипп Ферлер. «Теоретически завод размером со Швейцарию или размером в треть калифорнийской пустыни Мохаве мог бы покрыть потребности в керосине всей авиационной промышленности. Наша цель заключается в эффективном производстве топлива с помощью новой технологии, чтобы значительно сократить глобальные выбросы углекислого газа в атмосферу.”
Принцип работы установки
Технологическая цепочка новой системы включает в себя три процесса:
- Извлечение углекислого газа и воды из воздуха.
- Солнечно-термохимическое расщепление углекислого газа и воды.
- Их последующее сжижение в углеводороды.
Процесс адсорбции (то есть поглощения) извлекает углекислый газ и воду сразу из окружающего воздуха. Оба субстрата затем помещаются в солнечный реактор, в основе которого лежит керамическая структура из оксида церия. Температура внутри солнечного реактора составляет 1500 градусов по Цельсию. Эти условия позволяют в ходе двухступенчатой реакции расщеплять воду и углекислый газ с образованием синтез-газа. Как уже было упомянуто выше, синтез-газ представляет собой смесь водорода и углерода, что в свою очередь может быть использовано для получения жидкого углеводородного топлива.