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 toda la cadena del proceso termoquímico en condiciones reales de campo. La nueva mini-refinería solar está ubicada en el techo del edificio del Laboratorio de Máquinas de ETH en Zurich.

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 CO ₂ durante su combustión como previamente extraído del aire para su producción. CO ₂ y el agua se extrae directamente del aire ambiente y se divide mediante energía solar. Este proceso produce gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, que posteriormente se procesa en queroseno, metanol u otros hidrocarburos. Estos combustibles directos están listos para su uso en la infraestructura de transporte global existente.

Aldo Steinfeld, Profesor de Transportistas de Energía Renovable en ETH Zurich, y su grupo de investigación desarrolló la tecnología. "Esta planta demuestra que los combustibles de hidrocarburos neutros en carbono se pueden fabricar a partir 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, permitiendo 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 que prevalecen en Zúrich. 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. La planta de torre solar se presenta al público en Madrid al mismo tiempo que la minirrefinería de Zúrich.

El próximo objetivo del proyecto es escalar la tecnología para la implementación industrial y hacerla económicamente competitiva. "Una planta solar que abarque un área de un kilómetro cuadrado podría producir 20, 000 litros de queroseno al día, "dijo Philipp Furler, Director (CTO) de Synhelion y ex estudiante de doctorado en el grupo de Steinfeld. "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. Nuestro objetivo para el futuro es producir combustibles sostenibles de manera eficiente con nuestra tecnología y, por lo tanto, mitigar el CO global. ₂ emisiones ".

Cómo funciona la nueva minirrefinería solar

La cadena de procesos del nuevo sistema combina tres procesos de conversión termoquímica:en primer lugar, la extracción de CO ₂ y agua del aire. En segundo lugar, la división termoquímica solar del CO ₂ y agua. En tercer lugar, su posterior licuefacción en hidrocarburos. CO ₂ y el agua se extrae directamente del aire ambiente mediante un proceso de adsorción / desorción. Luego, ambos se alimentan al reactor solar en el foco de un reflector parabólico. La radiación solar se concentra por un factor de 3, 000, generar calor de proceso a una temperatura de 1, 500 grados centígrados dentro del reactor solar. En el corazón del reactor solar hay una estructura cerámica hecha de óxido de cerio, que permite una reacción de dos pasos, el ciclo redox, para dividir el agua y el CO ₂ en syngas. Esta mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono puede luego procesarse en combustibles de hidrocarburos líquidos mediante metanol convencional o síntesis de Fischer-Tropsch.