Combustible – Usinas de energía flotante

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Las grandes islas solares flotantes en el océano que producen energía suficiente pueden permitir el tráfico global de CO2 neutro – lo que suena como investigadores de «ciencia ficción» del ETH Zurich, el Instituto Paul Scherrer (PSI), Empa, las Universidades de Zurich y Berna y A La Universidad de Nowegian de Ciencia y Tecnología (NTNU) en Trondheim calcularon ahora por primera vez, asi como escribieron en la última edición de la revista «Proceedings of National Academy of Sciences» (PNAS).

Courtesy EMPA | CORNELIA ZOGG : Papel, latas, vidrio – el mundo recicla lo máximo posible. Entonces, ¿por qué no declarar el gas de efecto invernadero, el dióxido de carbono (CO2), también un producto de reciclaje? Los combustibles líquidos basados ​​en el carbono seguirán desempeñando un papel importante en el futuro, a pesar de los esfuerzos internacionales para reducirlos. Por lo tanto, parece razonable recuperar el escape de CO2 del ambiente y utilizarlo de nuevo.

Los investigadores de ETH Zurich, PSI y las Universidades de Zurich, Berna y la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), junto con un equipo de Empa, calcularon esa idea y mostraron que las islas solares de metanol podrían producir suficiente combustible a largo plazo para hacer todo el CO2 emitido de fuentes neutras, en todo el mundo. En el medio de los océanos, el hidrógeno (H2) debe ser producido a partir de energía solar (y agua), que luego se convierte en metanol en el lugar usando CO2 extraído del agua de mar. Para ello, los investigadores analizaron en detalle un escenario que todavía parece puramente hipotético, pero ya proporciona la base para una posible implementación. Ellos presentan sus resultados en la revista «Proceedings of National Academy of Sciences» (PNAS).

Del sol a la electricidad, al hidrógeno y al metanol

La idea está basada en islas solares, es decir, plataformas flotantes equipadas con sistemas fotovoltaicos. Sin embargo, dado que la energía solar no puede ser almacenada y transportada a partir de ahí, una planta de energía solar en el mar no tiene sentido. Metanol líquido (CH3OH) así como metano gaseoso (CH4) pueden ser producidos a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. La idea de los investigadores es que las materias primas se pueden obtener directamente del océano o producir allí.

Ya existen centrales de gas a gran escala que convierten hidrógeno y CO2 en combustible, incluyendo la plataforma de demostración de movimiento en el campus de Empa en Dübendorf (ver cuadro). Por lo tanto, surge la cuestión: ¿por qué ir al mar con él? ¿Por qué no, como las plantas existentes, extraen CO2 del aire? La respuesta es simple: el espacio necesario para un suministro mundial de combustible sería enorme. «Un área de alrededor de 170.000 km2 sería necesaria para producir la demanda anual de transporte de carga global», explica Andreas Borgschulte, del laboratorio Advanced Analytical Technologies de Empa. Esto podría ser mejor alcanzado por sistemas de energía solar en el mar, un área anteriormente no utilizada que no pertenece a nadie. El CO2 también puede ser extraído del aire en el mar, pero una alternativa atractiva -y aún obvia- sería utilizar la concentración aproximada de 125 veces más de CO2 del agua de mar para la «cosecha de dióxido de carbono».

En las plantas existentes, el CO2 extraído de la atmósfera se utiliza principalmente para producir metano, lo que también sería posible en las islas solares. En el transcurso de sus consideraciones, sin embargo, los investigadores decidieron producir un combustible líquido, porque es más fácil de transportar. Además, el metanol se puede utilizar no sólo como combustible, sino también para fabricar otros productos químicos, como precursores para la producción de polímeros. Las posibilidades de su uso (y las ganancias que se pueden obtener con él) son, por lo tanto, mucho mayores.

Sin embargo, tal «isla de metanol» tiene su precio: la construcción de una planta química en el océano costaría cerca de 90 millones de dólares. Esto consistiría en unas 70 islas fotovoltaicas con un diámetro de unos 100 m2 y un buque con las plantas de electrólisis y síntesis. Esto resultaría en un área total de unos 550.000 m2. Pero un único cluster está lejos de ser suficiente para alcanzar un saldo cero de CO2. Un total de 170.000 de esas islas sería necesario para reciclar tanto CO2 como se emite actualmente – un objetivo utópico, pero vale la pena perseguir. «Grandes ideas son necesarias – pequeñas soluciones proporcionan soluciones a pequeñas partes del mundo, pero no todas», dice Borgschulte.

Cómo almacenar electricidad por largos períodos de tiempo – «power-to-gas» y «power-to-liquid

Empa investigó durante mucho tiempo maneras de almacenar no sólo electricidad de fuentes renovables, sino también convertirla en combustible líquido o gaseoso. El campus de Empa en Dübendorf también alberga la plataforma de demostración «movimiento». Allí, la electricidad solar se convierte en hidrógeno con la ayuda de electrólisis para reabastecer vehículos con hidrógeno. Gas Natural Sintético, que se utiliza en los vehículos de gas natural, también se produce allí. El investigador del Empa Andreas Borgschulte y su equipo están trabajando en maneras de mejorar aún más esas tecnologías. Más información aquí.