Реактор, захранван от слънчева енергия улавя въглероден диоксид от въздуха и произвежда устойчиво гориво
Учени са разработили соларно-захранван потоков реактор, който извлича въглероден диоксид директно от въздуха и го превръща в устойчиво гориво, използвайки слънчева енергия като източник на енергия.
Изследователи от Университета в Кеймбридж твърдят, че техният соларно-захранван реактор може да се използва за производство на гориво за автомобили и самолети, както и за различни химически и фармацевтични продукти. Технологията би могла да се прилага и за генериране на гориво в отдалечени и труднодостъпни райони или места без достъп до електрическата мрежа.
За разлика от повечето технологии за улавяне на въглерод, разработеният от учените реактор не изисква енергия от изкопаеми горива, нито транспортиране и съхранение на въглеродния диоксид. Вместо това, той директно превръща атмосферния CO₂ в полезни продукти, използвайки слънчева енергия. Резултатите от изследването са публикувани в списание Nature Energy.
Улавяне и съхранение на въглерод – проблеми и алтернативи
Технологията за улавяне и съхранение на въглерод (Carbon Capture and Storage – CCS) се разглежда като потенциално решение за климатичната криза и наскоро получи финансиране в размер на 22 милиарда паунда от правителството на Обединеното кралство. Въпреки това CCS е енергоемък процес, а дългосрочната безопасност на съхранението на сгъстен CO₂ под земята все още се проучва.
„Освен че е скъпа и изисква много енергия, технологията CCS също така оправдава продължаващото изгаряне на изкопаеми горива – което е основната причина за климатичната криза,“ казва професор Ервин Райснер, ръководител на новото изследване. „Освен това CCS не е кръгов процес, защото уловеният CO₂ просто се съхранява под земята, където не носи никаква полза.“
„А какво ще стане, ако вместо да нагнетяваме въглеродния диоксид под земята, го превръщаме в нещо полезно?“ пита д-р Саян Кар, водещ автор на изследването от Катедрата по химия „Юсуф Хамийд“ в Кеймбридж. „CO₂ е вреден парников газ, но може да бъде преобразуван в полезни химически продукти, без да допринася за глобалното затопляне.“
Устройство, вдъхновено от фотосинтезата
Изследователската група на Райснер разработва устройства, които превръщат отпадъци, вода и въздух в горива и химикали. Тези устройства са вдъхновени от фотосинтезата – процесът, при който растенията преобразуват слънчевата светлина в хранителни вещества. Те не използват външен източник на енергия – няма кабели, няма батерии, нуждаят се само от слънчевата енергия.
Най-новата система на учените улавя CO₂ директно от въздуха и го превръща в синтетичен газ (syngas) – ключова междинна суровина за производството на много химикали и фармацевтични продукти. Изследователите твърдят, че тяхната технология е по-лесна за мащабиране в сравнение с предишните слънчеви устройства, тъй като не изисква транспортиране или съхранение на CO₂.
Устройството, което представлява соларно-захранван потоков реактор, използва специализирани филтри, които улавят CO₂ от въздуха през нощта, подобно на гъба, която попива вода. Когато изгрее слънцето, слънчевата светлина загрява уловения CO₂ – инфрачервената радиация спомага за нагряването, а катализатор абсорбира ултравиолетовата радиация и стартира химическа реакция, която превръща CO₂ в слънчев синтетичен газ. Монтирано към реактора огледало концентрира слънчевата светлина, повишавайки ефективността на процеса.
От синтетичен газ до течни горива
Изследователите в момента работят върху преобразуването на слънчевия синтетичен газ в течни горива, които могат да се използват за захранване на автомобили, самолети и други превозни средства – без да добавят повече CO₂ в атмосферата.
„Ако решим проблема с мащабирането на производството, то тогава можем да решим два проблема едновременно: извличането на CO₂ от въздуха и създаване на чиста алтернатива на изкопаемите горива,“ казва Кар. „CO₂ най-вече се възприема като вреден отпадъчен продукт, но той също така открива нови възможности.“
Изследователите подчертават, че особено обещаващо приложение на технологията е в химическата и фармацевтичната индустрия, където синтетичният газ може да се използва за производството на ежедневни продукти, без да допринася за изменението на климата. В момента изследователският екип изгражда по-голям прототип на реактора и учените се надяват да започнат тестове през пролетта.
Ако бъде успешно мащабирана, тази технология може да бъде използвана децентрализирано, така че даже отделни хора биха могли теоретично да си произвеждат собствено гориво, което е особено важно и полезно в отдалечени райони или места без достъп до електрическата мрежа.
„Вместо да продължаваме да добиваме и изгаряме изкопаеми горива за производство на продуктите, от които зависим, можем да извличаме целия необходим CO₂ директно от въздуха и да го използваме повторно,“ казва Ервин Райснер. „Можем да изградим кръгова, устойчива икономика – ако имаме политическата воля да го направим.“
Технологията се комерсиализира с подкрепата на Cambridge Enterprise – звеното за комерсиализация на университета. Изследването е финансирано частично от UK Research and Innovation (UKRI), Европейския изследователски съвет, Кралската академия по инженерство и Cambridge Trust и се ръководи от Ервин Райснер е професор в Колежа Сейнт Джон, Кеймбридж и ръководител на Reisner Lab,
