Üzemanyag levegőből, vízből és fényből A kutatók klímabarát petróleumot fejlesztenek ki - Tudás -
Egy új technológia a szén-dioxidot, a vizet és a napfényt éghajlatbarát kerozinná változtatja. Ez a megoldás az olcsó járatokra?
Az éghajlatváltozás elleni küzdelemben eddig nem megoldott probléma a légi forgalom: világszerte körülbelül hatmillió hordó vagy alig egymilliárd liter petróleum ég a sugárhajtású turbinákban. És ez minden nap. Évente körülbelül 350 milliárd liter, amelyet jelenleg szinte kizárólag nyersolajból állítanak elő, és amely ezért hatalmas mennyiségű szén-dioxiddal táplálja a globális felmelegedést.
Míg az energiafordulatot legalábbis beharangozták az áram és a fűtési energia előállításában, az út vagy a víz forgalmában, úgy tűnt, hogy a következő néhány évtizedben a petróleum nem helyettesítheti a látványt, legalábbis a távolsági járatok esetében, amelyek gyakorlatilag nincsenek alternatívája. De most Christian Sattler, a kölni német űrkutatási központ (DLR) munkatársaival fenntartható kerozint kíván előállítani szén-dioxidból, vízből és a napfény erejéből.
Tagesspiegel energia és éghajlat háttér
A szén megszüntetése, klímaváltozás, ágazati összekapcsolás: az energia- és éghajlati szektor tájékoztatója. Döntéshozóknak és szakértőknek az üzleti életből, a politikából, az egyesületekből, a tudományból és a civil szervezetekből.
Ez a technológia eddig csak a literes tartományban működik. "Tíz-15 év alatt azonban lehetségesnek tűnnek olyan ipari üzemek, amelyek fenntarthatóan napi 300 000 liter petróleumot képesek termelni" - mondja Christian Sattler.
Nincs bio-kerozin termesztési területe
Igaz, hogy a kerozint már fenntartható módon állították elő például növényekből. De egyszerűen nincs elegendő hely e növények termesztésére. Az "Air New Zealand" légitársaság tíz évvel ezelőtt úgy számolt, hogy Új-Zéland területének tíz százalékára lesz szükség csak a belföldi kerozin előállításához a belföldi légi forgalom számára.
A helyszínről származó repülőgép-üzemanyag ezért alig praktikus. Természetesen lehetőség van arra is, hogy a nap- és szélerőművekből származó felesleges villamos energiát felhasználva a vizet hidrogénné és oxigénné osztják, majd a hidrogént szén-dioxiddal petróleummá és más folyékony üzemanyagokká dolgozzák fel. A mérnökök és kutatók azonban tudják, hogy az ilyen folyamatok minden egyes lépésében a felhasznált energia csak egy része adja le a kívánt terméket, és a gyakran jóval nagyobb maradék elvben elvész.
Ha a kutatók elhagyják az első lépést, amelyben a villamos energiát szélből vagy napfényből állítják elő, és a szükséges hidrogént közvetlenül a napenergiából állítják elő anélkül, hogy villamos energián mennének keresztül, akkor energiát és költségeket takarítanak meg azonos mértékben.
Víz felosztása fénnyel
A normál napsugarak azonban közel sem elégségesek ahhoz, hogy a vizet hidrogénné és oxigénné hasítsák. "Ehhez magas hőmérsékletre és kémiai reakcióra van szükségünk" - magyarázza Christian Sattler. A DLR kutatói visszatérhetnek kipróbált módszerekhez. A kémikusok több száz olyan reakciót ismernek, amelyekben a fémek vagy más elemek elnyelik az oxigént. Az Európai Unió és Svájc által közösen finanszírozott "SUN-to-LIQUID" projektben a DLR, a svájci Zürichi Szövetségi Műszaki Intézet (ETH) és más intézmények kutatói a ritkaföldfém "Cer" -t használják.
Eleinte minden cériumatomhoz tartozik egy oxigénatom, a reakció során ez a cérium-oxid nagyon magas hőmérsékleten kiragadja az oxigénatomot a vízből. A cériumnak immár két oxigénatomja van partnerként, miközben a vízből csak hidrogén marad. Nagyon hasonló folyamat során a cérium-oxid oxigénatomot is kap a szén-dioxidból, és szén-monoxidot termel a folyamat során.
A gáz kerozinná válik
Összefoglalva: a hidrogén és a szén-monoxid gázai vízgőzből és szén-dioxidból képződnek. A vegyészek ezt az elegyet jó okból „szintézisgáznak” nevezik: folyékony üzemanyagokat, például kerozint és benzint lehet előállítani belőle az „1920-as években kifejlesztett„ Fischer-Tropsch-eljárás ”segítségével, amelyet azóta Németországban és Dél-Afrikában különböző országokban használtak ipari méretekben. ".
A DLR és az ETH kutatói ezt a folyamatot néhány kiigazítással mostanra használják a kerozin előállításához szintézisgázból egy erre a célra épített vizsgálati létesítményben Móstolesban, a spanyol fővárostól, Madridtól délnyugatra.
A kutatók a rengeteg további oxigénnel töltött szilárd cérium-oxidot továbbra is körülbelül 1500 Celsius fokig melegítik. Ez oxigént szabadít fel, amely értékes nyersanyagként felhasználható a különféle folyamatokhoz. A cérium-oxid ezután további szintézisgázt képes előállítani. A kutatók az ehhez szükséges magas hőmérsékletet úgynevezett „napelemes tornyokban” állítják elő, amelyek körül nagy tükrös mezők vannak elrendezve, amelyek a beeső napfényt pontosan a toronyba épített reaktorra összpontosítják. A DLR kutatói az 1980-as évek óta kulcsfontosságú szerepet játszanak ezeknek a napelemes tornyoknak a technológiájának fejlesztésében; ma Spanyolországban ezek a rendszerek már nagy mennyiségű napenergiát szolgáltatnak.
Üzlet olyan régiók számára, ahol egyébként csak a hőség virágzik
A napelemes tornyokat gazdaságilag a legjobban a világ száraz régióiban lehet üzemeltetni, ahol az ég többnyire felhőtlen. Közép-Európa közelében Spanyolország déli része, vagy Észak-Afrika sivatagi területei és az Arab-félsziget ideális.
Azokban az országokban, mint Marokkó, ahol a nap- és szélerőművek már nagymértékben termelnek villamos energiát saját használatukra, de exportra is, az ilyen napelemes tornyok a jövőben kerozint termelhetnek a repülés számára. De más száraz területek is alkalmasak, például Közép-Ázsiában, Dél-Afrikában, Ausztráliában, valamint Észak- és Dél-Amerikában.
Még a hűvösebb régiókban, a kanadai Alberta tartományban is van már ilyen naperőmű a száraz területeken, amelyet „badlandnak” neveznek. A Bauhaus Luftfahrt e. V. „mindenről. Ezt a szövetséget Bajorország és olyan nagy repülési vállalatok alapították, mint például az Airbus és az MTU 2005-ben, és azóta foglalkozik a mobilitás és mindenekelőtt a repülés jövőjével.
Ma a kerozin literenként 60 centbe kerül, fenntarthatóan előállítva 128 cent származna
A kutatóknak tiszta vízre van szükségük az így nyert fenntartható kerozin összetevőiként. "Használhat tengervizet vagy szennyezett vizet, amelyet a rendszer hulladékhőjével tisztítanak meg" - magyarázza Christian Sattler, a DLR kutatója. A második összetevő a szén-dioxid, amelyet állítólag a levegőből vonnak ki. Eddig ez viszonylag időigényes volt.
De a Karlsruhe Műszaki Intézet (KIT) kutatói jelenleg olyan nagy rendszereket fejlesztenek ki, amelyek jelentősen olcsóbbá teszik ezt a folyamatot. Tíz év múlva ezek a folyamatok naponta körülbelül 300 000 liter petróleumot termelhetnek egy olyan létesítményben, amelynek területe 38 négyzetkilométer, mint egy kisváros.
A Bauhaus Luftfahrt e.V. tanulmánya szerint egy ilyen rendszerek kerozinja 2,23 euróba kerülhet. V. akkor költsége. Nagyon kedvező feltételek mellett a költségek literenként akár 1,28 euróra is csökkenthetők. És ha a melléktermék oxigénjét el lehet adni, további költségcsökkentés lehetséges.
Mivel a nyersolaj kerozinja jelenleg körülbelül 60 cent literenként, az üzemanyagköltségek pedig csak a repülési költségek kisebb részét teszik ki, a jegyáraknak csak mérsékelten kell emelkedniük, ha a fenntartható kerozinra váltanak a napelemes tornyokból.
"A folyamatot tovább fejlesztjük" - magyarázza Christian Sattler, a DLR kutatója. Cérium-oxid helyett más anyagokat lehetne használni a kémiai reakció során az oxigén eltávolítására a vízből és a szén-dioxidból, például a perovszkit-ásványokat, amelyek fémeket és oxigént tartalmaznak, és lényegesen olcsóbbak. "Különösen érdekes lehet a kén-oxidok, amelyek már akkor keletkeznek, amikor ércből bányásznak fémeket" - mondja Christian Sattler.
többet a témáról
Biokeroszén a légi forgalomban Fenntartható, de drága
A napenergia-tornyokból származó petróleummal a repülőgépek még mindig tudnak repülni a klímabarát jövőben. A piac megmutatja, hogy ez olcsó olcsó járatokat is lehetővé tesz-e.