Napfényből és levegőből készült szénsemleges üzemanyag

Az ETH Zürich kutatói kifejlesztettek egy új technológiát, amely kizárólag napfényből és levegőből állít elő folyékony szénhidrogén üzemanyagokat. A világon elsőként mutatják be a teljes hőkémiai folyamatláncot valós körülmények között. Az új, napenergiával működő mini finomító Zürichben, az ETH géplaboratórium épületének a tetején található.

A szénsemleges üzemanyagok létfontosságúak a légi- és tengeri szállítás fenntarthatóvá tétele szempontjából is. Az ETH kutatói kifejlesztettek egy napelemtelepet az olyan szintetikus folyékony üzemanyagok előállítására, amelyek az égésük során annyi CO₂ gázt bocsátanak ki, amennyit az előállításuk során kivontak a levegőből. A CO₂ gázt és a vizet közvetlenül a környező levegőből vonják ki, majd napenergia segítségével bontják fel. Ez az eljárás szintézisgázt, egy olyan hidrogén és szén-monoxid keveréket állít elő, amely kerozinná, metanollá és egyéb szénhidrogénekké alakítható. Ezeket az új üzemanyagokat a meglévő világméretű szállítási infrastruktúra is használni tudja.

Aldo Steinfeld az ETH Zürich megújuló energiahordozók professzora és az általa vezetett kutatócsoport fejlesztette ki a technológiát. „Ez a telep bizonyítja, hogy valós ipari körülmények között szénsemleges szénhidrogén üzemanyag állítható elő napfényből és levegőből” – magyarázza. „A hőkémiai eljárás a napenergia teljes spektrumát hasznosítja és elég nagy hőmérsékleten zajlik ahhoz, hogy lehetővé tegye a gyors reakciót és a nagyfokú hatékonyságot.” A Zürich központjában található kutatótelep elősegíti az ETH fenntartható üzemanyagokkal kapcsolatos kutatásait.

Kis bemutató egység hatalmas lehetőséggel

A zürichi ETH tetején található napenergiával működő mini finomító bizonyítja, hogy technológia még a Zürichre jellemző éghajlati viszonyok mellett is megvalósítható. Naponta megközelítőleg egy deciliter üzemanyagot állít elő. Steinfeld és csoportja már tesztelik a napreaktoruk nagyobb változatát Madrid közelében, egy naptoronyban, amelyet a napból folyadékot elnevezésű EU projekt keretében valósítottak meg. Madridban a napenergiával működő tornyot ugyanakkor mutatták be a mai napon a nagyközönségnek, mint a mini finomítót Zürichben.

A kísérleti telep a Sonneggstrassén található ETH épület tetején helyezkedik el. A projekt következő célja a technológia ipari méretűvé növelése, valamint a gazdasági versenyképesség biztosítása. „Az egy négyzetkilométer területen elhelyezkedő napenergiatelep naponta 20 000 liter kerozin előállítására lehet képes” – mondja Philipp Furler, a Synhelion igazgatója és a Steinfeld csoportjának volt doktorandusza. „Elméletileg egy Svájc, illetve a kaliforniai Mojave-sivatag területének egyharmadával megegyező méretű telep képes lenne a teljes légiközlekedés számára biztosítani a kerozint. A jövőbeli célunk, hogy a technológiánkkal hatékonyan állíthassuk elő a fenntartható üzemanyagot és ezáltal világszinten csökkentsük a CO₂ kibocsátást.

Máris van két hasznos melléktermék

Az Aldo Steinfeld által vezetett kutatócsoportnak máris két hasznos melléktermék köszönhető: A 2016-ban alapított Synhelion forgalmazza a napenergiával működő üzemanyag-gyártó technológiát. A már 2010 óta működő Climeworks pedig azt a technológiát forgalmazza, amellyel kinyerhető a levegőből a CO₂.

Hogyan működik az új napenergiával üzemelő mini finomító

Az új rendszer által alkalmazott műveletsor három hőkémiai átalakítási folyamatot használ: Az első a CO₂ kivonása a vízből és a levegőből. A második a CO₂ és a víz felbontása. A harmadik pedig ezek cseppfolyósítása szénhidrogénné. A CO₂ gázt és a vizet adszoprciós/deszorpciós eljárással közvetlenül a környező levegőből vonják ki. Ezt követően mindkettőt a parabolatükör fókuszpontjánál juttatják a napreaktorba. A 3000 faktoros koncentrációjú napsugárzás a napreaktoron belül 1500 ˚C hőmérsékletet állít elő. A napreaktor középpontjában egy cérium-oxidból készült kerámiaszerkezet helyezkedik el, amely lehetővé teszi a kétfázisú reakciót, a redoxi ciklust, amely során a víz és a CO₂ szintézisgázzá alakul. A hidrogénnek és a szén-monoxidnak ez a keveréke a hagyományos metanol vagy Fischer–Tropsch szintézissel folyékony szénhidrogén üzemanyaggá alakítható.