Carburante per l'aviazione dall'energia solare
Nell'ambito del progetto europeo Solarjet, gli scienziati hanno analizzato per la prima volta l'intera catena di produzione del carburante liquido a partire da acqua e CO2 dimostrato sperimentalmente con l'aiuto dell'energia solare. Il fulcro del progetto è un reattore solare sviluppato presso l'ETH di Zurigo.
Un consorzio europeo che comprende l'ETH di Zurigo ha fornito una prova sperimentale del concetto di produzione di combustibile liquido in un processo termochimico che utilizza l'energia solare concentrata. Oltre all'ETH di Zurigo, al progetto Solarjet, finanziato dall'UE, hanno partecipato il Centro aerospaziale tedesco, la compagnia petrolifera Shell, il think tank Bauhaus Luftfahrt e la società di consulenza Arttic.
Il fulcro del processo di produzione della "paraffina solare" sostenibile è un reattore solare ad alta temperatura sviluppato dal gruppo di Aldo Steinfeld, professore di Fonti energetiche rinnovabili all'ETH di Zurigo e responsabile del Laboratorio di tecnologia solare dell'Istituto Paul Scherrer. Il reattore contiene un assorbitore solare poroso, in ceramica, costituito dall'ossido metallico del biossido di cerio. In un processo redox ciclico a due fasi, l'acqua e la CO2 spaccato.
Gas di sintesi per la produzione di paraffina
La prima fase, ad alta intensità energetica, si svolge a 1500 gradi Celsius e l'energia necessaria proviene dalla radiazione solare concentrata. In questa prima fase, l'ossido metallico rilascia ossigeno ed è quindi disponibile in una forma cosiddetta ridotta. Nella seconda fase, l'ossido metallico ridotto reagisce a 700 gradi Celsius con vapore acqueo e CO2,che trasferiscono atomi di ossigeno all'ossido metallico. L'ossido metallico è così tornato alla sua forma originale e il ciclo può essere riavviato. Il risultato è una miscela gassosa di idrogeno (H2) e monossido di carbonio (CO), noto come gas di sintesi o syngas. Questo gas può essere utilizzato per sintetizzare un combustibile liquido.
"Siamo riusciti a far funzionare il reattore per 240 cicli", spiega Daniel Marxer, dottorando del gruppo di Steinfeld. I ricercatori del Fare all'ETH hanno ottenuto 750 litri di syngas, che hanno inviato ad Amsterdam in un contenitore pressurizzato. Lì è stato utilizzato per produrre paraffina in un centro di ricerca Shell utilizzando un metodo consolidato (processo Fischer-Tropsch).
Esplorare le applicazioni industriali
Nella prossima fase del progetto, i partner coinvolti intendono ottimizzare ulteriormente la tecnologia del reattore solare. "Questo include anche la massimizzazione dell'efficienza della conversione energetica dall'energia solare al combustibile", spiega Steinfeld. "I partner del progetto vogliono anche esplorare il potenziale della tecnologia per l'applicazione industriale, ad esempio in un sistema di torri solari, come già esiste per la generazione di elettricità.
È anche ipotizzabile che la CO2 dall'atmosfera o dai gas di scarico, ad esempio, Chi siamo, utilizzando tecnologie di cattura. In questo modo l'intero processo di produzione di CO2-diventare neutrali. Tuttavia, gli scienziati sono consapevoli che per rifornire interi aeroplani con il carburante prodotto in questo modo sarebbero necessarie aree molto estese. "L'obiettivo è raggiungere un'efficienza del 15% a lungo termine con il nostro processo ciclico a energia solare", spiega Steinfeld. Ciò significa che un impianto solare di un chilometro quadrato potrebbe produrre 20.000 litri di paraffina al giorno".
Galleria di immagini: Il reattore solare
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Primo piano del reattore solare. (Immagine: Peter Rüegg / ETH di Zurigo) -
Daniel Marxer, Aldo Steinfeld e Philipp Furler (da sinistra). (Immagine: Peter Rüegg / ETH di Zurigo) -
Il reattore solare (a sinistra) viene irradiato con la luce concentrata del simulatore solare ad alto flusso. (Immagine: Peter Rüegg / ETH di Zurigo)