Esta refinería solar convierte la luz y el aire en combustible líquido

Una nueva tecnología produce combustibles líquidos de hidrocarburos exclusivamente de la luz solar y el aire.

Los combustibles neutros en carbono son cruciales para que el transporte aéreo y marítimo sea sostenible. La nueva planta solar produce combustibles líquidos sintéticos que liberan tanto CO2 durante su combustión como se extrajo previamente del aire para su producción.

El sistema extrae CO2 y el agua directamente del aire ambiente y los divide utilizando energía solar. Este proceso produce syngas, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, que posteriormente se procesa en queroseno, metanol u otros hidrocarburos. Estos combustibles incorporados están listos para su uso en la infraestructura de transporte global existente.

Esta refinería solar convierte la luz y el aire en combustible líquidoEl reflector parabólico agrupa la luz y la dirige a los dos reactores en el centro de la planta. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurich)

Prueba de concepto

"Esta planta demuestra que los combustibles de hidrocarburos neutros en carbono pueden obtenerse de la luz solar y el aire en condiciones reales de campo", explica Aldo Steinfeld, profesor de portadores de energía renovable en ETH Zurich, cuyo grupo de investigación desarrolló la tecnología. "El proceso termoquímico utiliza todo el espectro solar y procede a altas temperaturas, lo que permite reacciones rápidas y alta eficiencia".

La mini-refinería solar en un techo de Zurich demuestra que la tecnología es factible, incluso en las condiciones climáticas prevalecientes en la ciudad. Produce alrededor de un decilitro de combustible por día (un poco menos de media taza).

Esta refinería solar convierte la luz y el aire en combustible líquidoEl combustible que produce la refinería solar. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurich)

Steinfeld y su grupo ya están trabajando en una prueba a gran escala de su reactor solar en una torre solar cerca de Madrid, realizada dentro del alcance del proyecto de la UE de Sol a líquido.

El siguiente objetivo es escalar la tecnología para la implementación industrial y hacerla económicamente competitiva.

"Una planta solar que abarca un área de un kilómetro cuadrado podría producir litros de queroseno 20,000 por día", dice Philipp Furler, director de Synhelion y ex alumno de doctorado del grupo de Steinfeld. “En teoría, una planta del tamaño de Suiza, o un tercio del Desierto de Mojave en California, podría cubrir las necesidades de queroseno de toda la industria de la aviación. Nuestro objetivo para el futuro es producir eficientemente combustibles sostenibles con nuestra tecnología y así mitigar el CO global.2 emisiones ".

Esta refinería solar convierte la luz y el aire en combustible líquidoLa planta de investigación produce gas de síntesis, que se puede procesar en combustibles de hidrocarburos líquidos a través de metanol convencional o síntesis de Fischer-Tropsch. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurich)

Cómo funciona la refinería solar

La cadena de proceso del nuevo sistema combina tres procesos de conversión termoquímica:

  • La extracción de CO.2 y el agua del aire.
  • El fraccionamiento solar-termoquímico del CO.2 y agua.
  • Su posterior licuefacción en hidrocarburos.

Un proceso de adsorción / desorción extrae CO2 y el agua directamente del aire ambiente. Ambos luego ingresan al reactor solar en el foco de un reflector parabólico. La radiación solar se concentra por un factor de 3,000, generando calor a una temperatura de 1,500 grados centígrados dentro del reactor solar.

En el corazón del reactor solar se encuentra una estructura cerámica hecha de óxido de cerio, que permite una reacción de dos pasos, el ciclo redox, para dividir el agua y el CO.2 en syngas. Esta mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono puede luego procesarse en combustibles de hidrocarburos líquidos a través de metanol convencional o síntesis de Fischer-Tropsch.

Ya han surgido dos derivados del grupo de investigación de Steinfeld: Synhelion, fundado en 2016, que comercializa la tecnología de producción de combustible solar, y Climeworks, fundado ya en 2010, que comercializa la tecnología para CO2 captura desde el aire.

Fuente: ETH Zurich

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