Los investigadores han diseñado un sistema de producción de combustible que utiliza agua, dióxido de carbono (CO 2 ) y luz solar para producir combustible de aviación. Han implementado el sistema en el campo, y el diseño, publicado el 20 de julio en la revista Joule , podría ayudar a la industria de la aviación a ser neutral en carbono.
por Cell Press
«Somos los primeros en demostrar toda la cadena de procesos termoquímicos desde el agua y el CO 2 hasta el queroseno en un sistema de torre solar completamente integrado», dice Aldo Steinfeld, profesor de ETH Zurich y autor correspondiente del artículo. Los intentos anteriores de producir combustibles de aviación mediante el uso de energía solar se han realizado principalmente en el laboratorio.
El sector de la aviación es responsable de aproximadamente el 5% de las emisiones antropogénicas globales que causan el cambio climático. Se basa en gran medida en el queroseno, o combustible para aviones , que es un combustible de hidrocarburo líquido típicamente derivado del petróleo crudo. Actualmente, no hay una alternativa limpia disponible para impulsar vuelos comerciales de larga distancia a escala global.
«Con nuestra tecnología solar, hemos demostrado que podemos producir queroseno sintético a partir de agua y CO 2 en lugar de derivarlo de combustibles fósiles. La cantidad de CO 2 emitida durante la combustión de queroseno en un motor a reacción es igual a la consumida durante su producción en la energía solar «. planta», dice Steinfeld. «Eso hace que el combustible sea neutro en carbono, especialmente si usamos CO2 capturado directamente del aire como ingrediente, con suerte en un futuro no muy lejano».
Como parte del proyecto SUN-to-LIQUID de la Unión Europea, Steinfeld y sus colegas han desarrollado un sistema que utiliza energía solar para producir combustibles directos, que son alternativas sintéticas a los combustibles derivados de fósiles como el queroseno y el diésel. El queroseno fabricado con energía solar es totalmente compatible con la infraestructura de aviación existente para el almacenamiento, distribución y uso final de combustible en motores a reacción, dice Steinfeld. También se puede mezclar con queroseno de origen fósil, agrega.
En 2017, el equipo comenzó a ampliar el diseño y construyó una planta de producción de combustible solar en el Instituto IMDEA Energía de España. La planta consta de 169 paneles reflectantes de seguimiento solar que redirigen y concentran la radiación solar en un reactor solar montado en la parte superior de una torre. La energía solar concentrada luego impulsa los ciclos de reacción de oxidación-reducción (redox) en el reactor solar, que contiene una estructura porosa hecha de ceria . La ceria, que no se consume pero se puede usar una y otra vez, convierte el agua y el CO 2 inyectados en el reactor en gas de síntesis , una mezcla personalizada de hidrógeno y monóxido de carbono. Posteriormente, el gas de síntesis se envía a un convertidor de gas a líquido, donde finalmente se procesa en combustibles de hidrocarburos líquidos que incluyen queroseno y diésel.
«Esta planta de combustible de torre solar se operó con una configuración relevante para la implementación industrial, lo que marcó un hito tecnológico hacia la producción de combustibles de aviación sostenibles», dice Steinfeld.
Durante una operación de nueve días de la planta que se informa en el documento, la eficiencia energética del reactor solar, la parte de la entrada de energía solar que se convierte en el contenido energético del gas de síntesis producido, fue de alrededor del 4%. Steinfeld dice que su equipo está trabajando intensamente en mejorar el diseño para aumentar la eficiencia a valores superiores al 15%. Por ejemplo, están explorando formas de optimizar la estructura de ceria para absorber la radiación solar y desarrollar métodos para recuperar el calor liberado durante los ciclos redox.
Más información: Stefan Zoller et al, Una planta de combustible de torre solar para la producción termoquímica de queroseno a partir de H2O y CO2,
Joule (2022). DOI: 10.1016/j.joule.2022.06.012
