Combustibles de carbono neutral hecho de la luz solar y el aire

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Investigadores de ETH Zurich han desarrollado una nueva tecnología que produce combustibles de hidrocarburos líquidos exclusivamente a partir de la luz solar y el aire. Por primera vez en todo el mundo, demuestran la totalidad de la cadena de procesos termoquímicos en condiciones reales de campo. La nueva mini-refinería solar está ubicada en el techo del edificio del Laboratorio de Máquinas ETH en Zurich.

Cortesia by ETH – Los combustibles neutros en carbono son cruciales para que el transporte aéreo y marítimo sea sostenible. Los investigadores de ETH han desarrollado una planta solar para producir combustibles líquidos sintéticos que liberan tanto CO2 durante su combustión como se extrae previamente del aire para su producción. El CO2 y el agua se extraen directamente del aire ambiente y se dividen 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.

Aldo Steinfeld, profesor de portadores de energía renovable en ETH Zurich, y su grupo de investigación desarrollaron la tecnología. «Esta planta demuestra que los combustibles de hidrocarburos neutros en carbono se pueden obtener de la luz solar y el aire en condiciones reales de campo», explicó. «El proceso termoquímico utiliza todo el espectro solar y procede a altas temperaturas, lo que permite reacciones rápidas y alta eficiencia». La planta de investigación en el corazón de Zurich avanza la investigación de ETH hacia combustibles sostenibles.

Una pequeña unidad de demostración con gran potencial.

La mini-refinería solar en el techo de ETH Zurich demuestra que la tecnología es factible, incluso en las condiciones climáticas prevalecientes en Zurich. Produce alrededor de un decilitro de combustible por día. Steinfeld y su grupo ya están trabajando en una prueba a gran escala de su reactor solar en una torre solar cerca de Madrid, que se lleva a cabo dentro del alcance del proyecto de la UE de sol a líquido. La planta de torres solares se presenta al público en Madrid al mismo tiempo que la mini-refinería en Zurich.

El próximo objetivo del proyecto 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 20,000 litros de queroseno al día», dijo Philipp Furler, Director (CTO) de Synhelion y ex alumno de doctorado en el 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, por lo tanto, mitigar las emisiones globales de CO2 «.

Dos spin-offs ya

Ya surgieron dos escisiones del grupo de investigación de Aldo Steinfeld: Synhelion, fundado en 2016, que comercializa la tecnología de producción de combustible solar. Climeworks, fundada ya en 2010, comercializa la tecnología para la captura de CO2 desde el aire.

Cómo funciona la nueva mini-refinería solar.

La cadena de proceso del nuevo sistema combina tres procesos de conversión termoquímica: en primer lugar, la extracción de CO2 y agua del aire. En segundo lugar, el fraccionamiento termoquímico del CO2 y el agua. En tercer lugar, su posterior licuefacción en hidrocarburos. El CO2 y el agua se extraen directamente del aire ambiente mediante un proceso de adsorción / desorción. Ambos se alimentan al reactor solar en el foco de un reflector parabólico. La radiación solar se concentra en un factor de 3,000, generando calor de proceso a una temperatura de 1,500 grados Celsius 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 CO2 en gas de síntesis. 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.