Esta refinaria solar transforma luz e ar em combustível líquido

Uma nova tecnologia produz combustíveis líquidos de hidrocarboneto exclusivamente a partir da luz solar e do ar.

Combustíveis neutros em carbono são cruciais para tornar a aviação e o transporte marítimo sustentáveis. A nova usina solar produz combustíveis líquidos sintéticos que liberam tanto CO2 durante a sua combustão, como previamente extraído do ar para a sua produção.

O sistema extrai CO2 e água diretamente do ar ambiente e divide-os 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.

Esta refinaria solar transforma luz e ar em combustível líquidoO refletor parabólico agrupa a luz e a direciona para os dois reatores no meio da planta. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurique)

Prova de conceito

“Esta planta prova que os combustíveis de hidrocarbonetos neutros em carbono podem ser feitos da luz solar e do ar em condições reais de campo”, explica Aldo Steinfeld, professor de energia renovável da ETH Zurich, cujo grupo de pesquisa desenvolveu a tecnologia. “O processo termoquímico utiliza todo o espectro solar e prossegue em altas temperaturas, possibilitando reações rápidas e alta eficiência.”

A mini-refinaria solar em um telhado de Zurique prova que a tecnologia é viável, mesmo sob as condições climáticas predominantes na cidade. Produz cerca de um decilitro de combustível por dia (pouco menos de meio copo).

Esta refinaria solar transforma luz e ar em combustível líquidoO combustível que a refinaria solar produz. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurique)

Steinfeld e seu grupo já estão trabalhando em um teste em larga escala de seu reator solar em uma torre solar perto de Madri, realizada no âmbito do projeto Sun-to-Liquid da UE.

O próximo objetivo 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 20,000 litros de querosene por dia", diz Philipp Furler, diretor da Synhelion e ex-aluno de doutorado do 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. Nossa meta para o futuro é produzir eficientemente combustíveis sustentáveis ​​com nossa tecnologia e, assim, mitigar as emissões globais de CO2 emissões ”.

Esta refinaria solar transforma luz e ar em combustível líquidoA planta de pesquisa produz syngas, que podem ser processados ​​em combustíveis líquidos de hidrocarbonetos através de metanol convencional ou síntese de Fischer-Tropsch. (Crédito: Alessandro Della Bella / ETH Zurique)

Como funciona a refinaria solar

A cadeia de processo do novo sistema combina três processos de conversão termoquímica:

  • A extração de CO2 e a água do ar.
  • A divisão solar-termoquímica do CO2 e água.
  • Sua liquefação subseqüente em hidrocarbonetos.

Um processo de adsorção / dessorção extrai CO2 e água diretamente do ar ambiente. Ambos então entram no reator solar no foco de um refletor parabólico. A radiação solar é concentrada por um fator de 3,000, gerando calor 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 separar a água e o CO2 em syngas. Esta mistura de hidrogénio e monóxido de carbono pode então ser processada em combustíveis de hidrocarbonetos líquidos através de metanol convencional ou síntese de Fischer-Tropsch.

Dois spin-offs já surgiram do grupo de pesquisa de Steinfeld: a Synhelion, fundada em 2016, que comercializa a tecnologia de produção de combustível solar, e a Climeworks, fundada na 2010, que comercializa a tecnologia para CO2 captura do ar.

Fonte: ETH Zurich

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