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.
Los combustibles neutros en carbono son cruciales para que el transporte aéreo y marítimo sea sostenible. Investigadores ETH han desarrollado una planta solar para producir combustibles líquidos sintéticos que liberan tanto CO2 durante su combustión como extraído 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.
Funcionamiento de la nueva minirefinería
La cadena de proceso del nuevo sistema combina tres procesos de conversión termoquímicas: En primer lugar, la extracción de CO2 y el 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 alimentan al reactor solar en el foco de un reflector parabólico. La radiación solar se concentra en un factor de 3.000, generando calor del 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 syngas. 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.
Escalar la tecnología
La mini-refinería solar en el techo de ETH Zurich muestra 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 Sun-To-Liquid .
El próximo objetivo del proyecto es escalar la tecnología para la implementación industrial y hacerla económicamente competitiva.
Según Philipp Furler, Director (CTO) de Synhelion, una planta solar que abarca un área de un kilómetro cuadrado podría producir 20.000 litros de queroseno por día. Teóricamente, 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. El objetivo para el futuro según Furler es producir eficientemente combustibles sostenibles con nuestra tecnología y así mitigar las emisiones globales de CO2 .
