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2022-07-27Cómo hacer combustible para aviones a partir de la luz solar, el aire y el vapor de agua

Science News |El queroseno solar algún día podría proporcionar a la aviación un combustible neutro en carbono.

El combustible para aviones ahora se puede extraer del aire.

O al menos ese es el caso en Móstoles, España, donde los investigadores demostraron que un sistema al aire libre podría producir queroseno , utilizado como combustible para aviones, con tres ingredientes simples: luz solar, dióxido de carbono y vapor de agua. El queroseno solar podría reemplazar el combustible para aviones derivado del petróleo en la aviación y ayudar a estabilizar las emisiones de gases de efecto invernadero, informan los investigadores en el Joule del 20 de julio .

La quema de queroseno derivado de la energía solar libera dióxido de carbono, pero solo en la cantidad que se usa para producirlo, dice Aldo Steinfeld, ingeniero de ETH Zurich. “Eso hace que el combustible sea neutro en carbono, especialmente si usamos dióxido de carbono capturado directamente del aire”.

El queroseno es el combustible elegido por la aviación, un sector responsable de alrededor del 5 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre. Ha resultado difícil encontrar alternativas sostenibles, especialmente para la aviación de larga distancia, porque el queroseno contiene mucha energía, dice la física química Ellen Stechel de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, que no participó en el estudio.

En 2015, Steinfeld y sus colegas sintetizaron queroseno solar en el laboratorio , pero nadie había producido el combustible por completo en un solo sistema en el campo. Así que Steinfeld y su equipo colocaron 169 espejos de seguimiento solar para reflejar y enfocar la radiación equivalente a unos 2500 soles en un reactor solar en lo alto de una torre de 15 metros de altura. El reactor tiene una ventana para dejar entrar la luz, puertos que suministran dióxido de carbono y vapor de agua, así como un material utilizado para catalizar reacciones químicas llamado ceria porosa.


Ceria porosa en el reactor solar. Dentro del reactor solar, la ceria porosa (que se muestra) se calienta con la luz solar y reacciona con el dióxido de carbono y el vapor de agua para producir gas de síntesis, una mezcla de gas hidrógeno y monóxido de carbono. ETH ZÚRICH.


Cuando se calienta con la radiación solar, la ceria reacciona con el dióxido de carbono y el vapor de agua en el reactor para producir gas de síntesis, una mezcla de gas hidrógeno y monóxido de carbono. Luego, el gas de síntesis se canaliza a la base de la torre, donde una máquina lo convierte en queroseno y otros hidrocarburos.

Durante nueve días de funcionamiento, los investigadores descubrieron que la torre convirtió alrededor del 4 por ciento de la energía solar utilizada en aproximadamente 5191 litros de gas de síntesis, que se utilizó para sintetizar queroseno y diésel. Esta configuración de prueba de principio produjo alrededor de un litro de queroseno por día, dice Steinfeld.

“Es un hito importante”, dice Stechel, aunque es necesario mejorar la eficiencia para que la tecnología sea útil para la industria. Por contexto, un avión de pasajeros Boeing 747 quema alrededor de 19.000 litros de combustible durante el despegue y el ascenso a la altitud de crucero. Recuperar el calor no utilizado por el sistema y mejorar la absorción de calor de la ceria podría aumentar la eficiencia de la torre en más del 20 por ciento, haciéndola económicamente práctica, dicen los investigadores.


CITAS

S. Zoller et al. Una planta de combustible de torre solar para la producción termoquímica de queroseno a partir de H2 O y CO2. julio _ vol. 6, 20 de julio de 2022. doi: 10.1016/j.joule.2022.06.012.

D. Marxer et al. Demostración de toda la cadena de producción a queroseno renovable mediante desdoblamiento termoquímico solar de H2 O y CO2. Combustibles Energéticos . vol. 29, 15 de abril de 2015, pág. 3241. doi: 10.1021/acs.energyfuels.5b00351.


Acerca de Nikk Ogasa

Nikk Ogasa es un escritor del personal que se enfoca en las ciencias físicas para Science News . Tiene una maestría en geología de la Universidad McGill y una maestría en comunicación científica de la Universidad de California, Santa Cruz.

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