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– Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram uma nova tecnologia que produz combustíveis líquidos de hidrocarboneto exclusivamente a partir da luz solar e do ar. Pela primeira vez em todo o mundo, eles demonstram toda a cadeia de processos termoquímicos sob condições reais de campo. A nova mini-refinaria solar está localizada no telhado do prédio do Laboratório de Máquinas da ETH em Zurique.
Cortesia de ETH by Press Release– Combustíveis neutros em carbono são cruciais para tornar a aviação e o transporte marítimo sustentáveis. Os pesquisadores da ETH desenvolveram uma usina solar para produzir combustíveis líquidos sintéticos que liberam tanto CO2 durante sua combustão como previamente extraídos do ar para sua produção. CO2 e água são extraídos diretamente do ar ambiente e divididos usando energia solar. Este processo produz syngas, uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, que é posteriormente processado em querosene, metanol ou outros hidrocarbonetos. Esses combustíveis drop-in estão prontos para uso na infraestrutura de transporte global existente.
Aldo Steinfeld, Professor de Portadores de Energia Renovável na ETH Zurich, e seu grupo de pesquisa desenvolveram a tecnologia. “Esta fábrica prova que os combustíveis de hidrocarbonetos neutros em carbono podem ser feitos a partir da luz solar e do ar em condições reais de campo”, explicou ele. “O processo termoquímico utiliza todo o espectro solar e prossegue em altas temperaturas, permitindo reações rápidas e alta eficiência.” A planta no coração de Zurique avança na pesquisa da ETH em busca de combustíveis sustentáveis.
Uma pequena unidade de demonstração com grande potencial
A mini-refinaria solar no telhado da ETH Zurich prova que a tecnologia é viável, mesmo sob as condições climáticas predominantes em Zurique. Produz cerca de um decilitro de combustível por dia. Steinfeld e seu grupo já estão trabalhando em um teste em grande escala de seu reator solar em uma torre solar perto de Madri, que é realizada no âmbito do projeto da UE de sol para líquido. A fábrica de torres solares é apresentada ao público em Madri na mesma época que a mini-refinaria de Zurique.
O próximo objetivo do projeto é dimensionar a tecnologia para implementação industrial e torná-la economicamente competitiva. “Uma usina solar que ocupa uma área de um quilômetro quadrado poderia produzir 20 mil litros de querosene por dia”, disse Philipp Furler, diretor (CTO) da Synhelion e ex-aluno de doutorado no grupo de Steinfeld. “Teoricamente, uma usina do tamanho da Suíça – ou um terço do Deserto de Mojave da Califórnia – poderia cobrir as necessidades de querosene de toda a indústria da aviação. Nosso objetivo para o futuro é produzir eficientemente combustíveis sustentáveis com nossa tecnologia e, assim, mitigar as emissões globais de CO2 ”.
Já dois spin-offs
Dois spin-offs já surgiram do grupo de pesquisa de Aldo Steinfeld: a Synhelion, fundada em 2016, comercializa a tecnologia de produção de combustível solar. A Climeworks, fundada em 2010, comercializa a tecnologia de captura de CO2 do ar.
Como funciona a nova mini-refinaria solar
A cadeia de processo do novo sistema combina três processos de conversão termoquímica: Primeiro, a extração de CO2 e água do ar. Em segundo lugar, a separação termo-química de CO2 e água. Em terceiro lugar, sua liquefação subseqüente em hidrocarbonetos. CO2 e água são extraídos diretamente do ar ambiente através de um processo de adsorção / dessorção. Ambos são então alimentados no reator solar no foco de um refletor parabólico. A radiação solar é concentrada por um fator de 3.000, gerando calor de processo a uma temperatura de 1.500 graus Celsius dentro do reator solar. No coração do reator solar está uma estrutura de cerâmica feita de óxido de cério, que permite uma reação de duas etapas – o ciclo redox – para dividir a água e o CO2 em syngas. Esta mistura de hidrogênio e monóxido de carbono pode então ser processada em combustíveis de hidrocarboneto líquido através de metanol convencional ou síntese de Fischer-Tropsch.
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