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Grandes ilhas solares flutuantes no oceano que produzem energia suficiente para permitir o tráfego global de CO2 neutro – o que soa como pesquisadores de “ficção científica” do ETH Zurich, Instituto Paul Scherrer (PSI), Empa, as Universidades de Zurique e Berna e A Universidade de Nowegian de Ciência e Tecnologia (NTNU) em Trondheim calculou agora pela primeira vez, como escrevem na última edição da revista “Proceedings of National Academy of Sciences” (PNAS).
Courtesy EMPA | CORNELIA ZOGG : Papel, latas, vidro – o mundo recicla o máximo possível. Então, por que não declarar o gás de efeito estufa, dióxido de carbono (CO2), também um produto de reciclagem? Os combustíveis líquidos baseados no carbono continuarão a desempenhar um papel importante no futuro – apesar dos esforços internacionais para reduzi-los. Portanto, parece sensato recuperar o escape de CO2 do ambiente e usá-lo novamente.
Pesquisadores da ETH Zurich, PSI e das Universidades de Zurique, Berna e da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia (NTNU), juntamente com uma equipe da Empa, calcularam essa ideia e mostraram que as ilhas solares de metanol poderiam produzir combustível suficiente a longo prazo. prazo para fazer todo o CO2 emitido de fontes de transporte neutro – em todo o mundo. No meio dos oceanos, o hidrogênio (H2) deve ser produzido a partir de energia solar (e água), que é então convertida em metanol no local usando CO2 extraído da água do mar. Para tanto, os pesquisadores analisaram em detalhes um cenário que ainda parece puramente hipotético, mas já fornece a base para uma possível implementação. Eles apresentam seus resultados na revista “Proceedings of National Academy of Sciences” (PNAS).
Do sol à eletricidade, ao hidrogênio e ao metanol
A ideia é baseada em ilhas solares, ou seja, plataformas flutuantes equipadas com sistemas fotovoltaicos. No entanto, uma vez que a energia solar não pode ser armazenada e transportada a partir daí, uma usina de energia solar no mar não faz sentido. Metanol líquido (CH3OH) bem como metano gasoso (CH4) podem ser produzidos a partir de dióxido de carbono e hidrogênio. A ideia dos pesquisadores é que as matérias-primas podem ser obtidas diretamente do oceano ou produzidas lá.
Já existem usinas de energia a gás em larga escala que convertem hidrogênio e CO2 em combustível – incluindo a plataforma de demonstração de “movimento” no campus da Empa em Dübendorf (ver box). Surge, portanto, a questão: por que ir ao mar com ele? Por que não, como as plantas existentes, extrair CO2 do ar? A resposta é simples: o espaço necessário para um suprimento mundial de combustível seria enorme. “Uma área de cerca de 170.000 km2 seria necessária para produzir a demanda anual de transporte de carga global”, explica Andreas Borgschulte, do laboratório Advanced Analytical Technologies da Empa. Isso poderia ser melhor alcançado por sistemas de energia solar no mar, uma área anteriormente não usada que não pertence a ninguém. O CO2 também pode ser extraído do ar no mar, mas uma alternativa atraente – e ainda óbvia – seria usar a concentração aproximada de 125 vezes mais de CO2 da água do mar para a “colheita de dióxido de carbono”.
Mais possibilidades para o metanol
Nas plantas existentes, o CO2 extraído da atmosfera é usado principalmente para produzir metano, o que também seria possível nas ilhas solares. No decorrer de suas considerações, no entanto, os pesquisadores decidiram produzir um combustível líquido, porque é mais fácil de transportar. Além disso, o metanol pode ser usado não apenas como combustível, mas também para fabricar outros produtos químicos, como precursores para a produção de polímeros. As possibilidades de seu uso (e os lucros que podem ser obtidos com ele) são, portanto, muito maiores.
No entanto, tal “ilha de metanol” tem seu preço: a construção de uma usina química no oceano custaria cerca de US $ 90 milhões. Isso consistiria em cerca de 70 ilhas fotovoltaicas com um diâmetro de cerca de 100 m2 e um navio com as plantas de eletrólise e síntese. Isso resultaria em uma área total de cerca de 550.000 m2. Mas um único cluster está longe de ser suficiente para alcançar um saldo zero de CO2. Um total de 170.000 dessas ilhas seria necessário para reciclar tanto CO2 como é emitido atualmente – um objetivo utópico, mas vale a pena perseguir. “Grandes ideias são necessárias – pequenas soluções fornecem apenas pequenas partes do mundo, mas não todas”, diz Borgschulte.
Como armazenar eletricidade por longos períodos de tempo – “power-to-gas” e “power-to-liquid
A Empa pesquisou há muito tempo maneiras de armazenar não apenas eletricidade de fontes renováveis, mas também convertê-la em combustível líquido ou gasoso. O campus da Empa em Dübendorf também abriga a plataforma de demonstração “movimento”. Lá, a eletricidade solar é convertida em hidrogênio com o auxílio de eletrólise para reabastecer veículos com hidrogênio. Gás Natural Sintético, que é usado em veículos a gás natural, também é produzido lá. O pesquisador do Empa Andreas Borgschulte e sua equipe estão trabalhando em maneiras de melhorar ainda mais essas tecnologias. Mais informações aqui.
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