«20 000 литров керосина даст Солнечная система размером в километр»

Ученые ЕС придумали, как получать керосин из воды и воздуха

Реактор, преобразующий свет, воду и углекислый газ, в керосин

Использовать солнце, воду и углекислый газ для производства керосина додумались европейские ученые. В их планах, которыми они поделились с «Газетой.Ru», — расширить производство и продавать солнечное топливо по рыночным ценам.

Европейские ученые воодушевлены успехом, достигнутым в области получения синтетического топлива. Используя воду, углекислый газ (который можно брать прямо из воздуха!) и солнечный свет, они впервые смогли получить настоящий керосин, пригодный для использования в авиации и ракетной технике.

«Эта технология в будущем поможет нам создавать в изобилии чистое топливо для самолетов, машин и других видов транспорта. Она способна значительно усилить энергетическую безопасность и превратить один из основных парниковых газов, ответственных за глобальное потепление, в полезный источник», — уверена Мойра Гейган-Куинн, еврокомиссар по исследованиям и инновациям в науке.

В экспериментальной установке при помощи сконцентрированного света поступающие углекислый газ и вода сначала нагреваются в специальном реакторе с пористым материалом на основе оксида церия, благодаря чему образуется так называемый синтез-газ (смесь угарного газа с водородом).

Затем полученный синтез-газ используется для получения керосина при помощи широко применяемого в нефтехимии реакции Фишера – Тропша .


Процесс Фишера – Тропша — это химическая реакция, происходящая в присутствии катализатора, в которой монооксид углерода (CO) и водород H_2 преобразуются в различные жидкие углеводороды. Обычно используются катализаторы, содержащие железо и кобальт. Принципиальное значение этого процесса — производство синтетических углеводородов для использования в качестве синтетического смазочного масла или синтетического топлива.

Процесс получения

Первая стадия процесса Фишера-Тропша состояла в получении "водяного газа" из твердых углеводородов (обычно каменного угля). C+H 2 O→-CO+H 2 для чего сквозь слой раскаленного каменного угля продували перегретый водяной пар. Продуктом являлся так называемый "водяной газ" - смесь угарного газа (монооксид углерода) и свободного водорода. Далее процесс Фишера – Тропша описывается следующим химическим уравнением:


CO + 2 H 2 → −CH 2 − + H 2 O

2 CO + H 2 → −CH 2 − + CO 2 .

Смесь монооксида углерода (угарный газ) и водорода называется синтез-газ или сингаз, встречается термин "водяной газ". Получаемые углеводороды очищают для получения целевого продукта — синтетического бензина. Получение более тяжелых топлив методом Фишера-Тропша очень накладно из-за быстрого отравления катализатора.

Углекислый газ и монооксид углерода образуются при частичном окислении угля и древесного топлива. Польза от этого процесса преимущественно в его роли в производстве жидких углеводородов или водорода из твёрдого сырья, такого как уголь или твёрдые углеродсодержащие отходы различных видов. Неокислительный пиролиз твёрдого сырья производит сингаз, который может быть напрямую использован в качестве топлива, без преобразования по процессу Фишера – Тропша. Если требуется жидкое, похожее на нефтяное топливо, смазка или парафин, может быть применён процесс Фишера – Тропша. Наконец, если требуется увеличить производство водорода, водяной пар сдвигает равновесие реакции, в результате чего образуются только углекислый газ и водород. Таким образом появилась возможность получать жидкое топливо из газового.

Ученые отмечают, что если использование концентрированного солнечного света для получения сингаза в мире находится на стадии разработки, то переработка сингаза при помощи катализаторов в керосин — уже освоенный метод, применяющийся такими компаниями, как Shell.

Совмещение этих двух технологий дает возможность обеспечить непрерывное и масштабируемое производство дизельного топлива, бензина и даже пластика.

Произведенное таким способом топливо не нуждается в дополнительной сертификации и может использоваться существующими автомобилями и самолетами без изменения их двигателей.

Проект SOLAR-JET был запущен в июне 2011 года, в нем принимают участие представители как научных учреждений Европы, так и инженеры химической промышленности.

http://www.solar-jet.aero/media/tweaked/pages/3/schematic_of_the_solar_reactor_configuration_for_the_2-step_solar-driven_thermochemical_production_of_fuels_296_300.png

Всего на разработку «солнечного топлива» уже потрачено более 2 млн евро. О технических деталях проекта «Газете.Ru» рассказал один из его руководителей — Андреас Сицман.

— Сколько воды требуется для производства 1 л керосина?
— На литр произведенного жидкого топлива требуется 3–4 л воды: два — на очистку зеркал, еще один-два — на производство топлива. Вода, используемая для очистки зеркал, может применяться повторно, как это делается на существующих солнечных электростанциях. Производство обычного бензина требует 3–7 л воды на литр топлива,

поэтому синтез топлива Solar-Jet не потребует больше воды, чем производство ископаемого топлива.

— Каков КПД процесса?

— В процессе получения сингаза при помощи солнечного света в реакторе мощностью 3 кВт средняя эффективность составляет 1,73%. Пиковая — 3,53%. Общая эффективность, как теплотворная способность топлива, отнесенная к мощности падающего света, составляет менее 1%. Наша цель — масштабированием производства до размеров завода довести эффективность до более чем 10%.

Производить 20 тыс. л керосина в день сможет Солнечная система размером в квадратный километр.

Анализ потенциала увеличения эффективности позволяет надеяться на рост КПД до 20% в будущем.

— Какие виды топлива можно получать таким методом?

— Этот процесс дает возможность получать любой вид топлива для применения на транспорте, например дизельное топливо, бензин или чистый водород более экологически чистым способом.

solar-jet.aero, gazeta.ru/science/2014/04/30_a_6012781.shtml