Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram uma nova tecnologia que produz combustíveis de hidrocarbonetos líquidos exclusivamente a partir da luz solar e do ar. Pela primeira vez em todo o mundo, eles demonstram toda a cadeia de processo termoquímica em condições reais de campo. A nova minirrefinaria solar está localizada no telhado do prédio do Laboratório de Máquinas da ETH em Zurique.

Os combustíveis neutros em carbono são cruciais para tornar os transportes aéreos e marítimos sustentáveis. Os pesquisadores da ETH desenvolveram uma planta solar para produzir combustíveis líquidos sintéticos que liberam tanto CO ₂ durante a combustão, previamente extraído do ar para a sua produção. CO ₂ e a água é extraída diretamente do ar ambiente e dividida por meio de energia solar. Este processo produz gás de síntese, 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.

Aldo Steinfeld, Professor de transportadores de energia renovável na ETH Zurique, e seu grupo de pesquisa desenvolveu a tecnologia. "Esta planta prova que combustíveis de hidrocarbonetos neutros em carbono podem ser feitos a partir da luz solar e do ar em condições reais de campo, "ele explicou." O processo termoquímico utiliza todo o espectro solar e ocorre em altas temperaturas, permitindo reações rápidas e alta eficiência. "A planta de pesquisa no coração de Zurique avança a pesquisa da ETH em direção a combustíveis sustentáveis.

Uma pequena unidade de demonstração com grande potencial

A minirrefinaria solar no telhado da ETH Zurich prova que a tecnologia é viável, mesmo sob as condições climáticas prevalecentes em Zurique. Produz cerca de um decilitro de combustível por dia. Steinfeld e seu grupo já estão trabalhando em um teste em grande escala de seu reator solar em uma torre solar perto de Madrid, que é realizado no âmbito do projeto da UE sun-to-liquid. A fábrica de torres solares é apresentada ao público em Madrid, ao mesmo tempo que hoje a minirrefinaria de Zurique.

O próximo objetivo do projeto é dimensionar a tecnologia para implementação industrial e torná-la economicamente competitiva. "Uma usina solar abrangendo uma área de um quilômetro quadrado pode produzir 20, 000 litros de querosene por dia, "disse Philipp Furler, Diretor (CTO) da Synhelion e ex-aluno de doutorado do grupo de Steinfeld. "Teoricamente, uma fábrica 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 combustíveis sustentáveis ​​com eficiência com nossa tecnologia e, assim, mitigar o CO global ₂ emissões. "

Como funciona a nova minirrefinaria solar

A cadeia de processo do novo sistema combina três processos de conversão termoquímica:Em primeiro lugar, a extração de CO ₂ e água do ar. Em segundo lugar, a divisão termoquímica solar do CO ₂ e água. Em terceiro lugar, sua subsequente liquefação em hidrocarbonetos. CO ₂ e a água é extraída diretamente do ar ambiente por meio de um processo de adsorção / dessorção. Ambos são então alimentados no reator solar no foco de um refletor parabólico. A radiação solar é concentrada por um fator de 3, 000, geração de calor de processo 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 em duas etapas - o ciclo redox - para dividir a água e o CO ₂ em gás de síntese. Essa mistura de hidrogênio e monóxido de carbono pode então ser processada em combustíveis de hidrocarbonetos líquidos por meio de metanol convencional ou síntese Fischer-Tropsch.