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Ingenieros de la ETH de Zúrich han demostrado un sistema piloto capaz de
producir combustibles a partir de la luz solar y el aire. El dispositivo
captura el dióxido de carbono y el agua de la atmósfera y utiliza la energía
solar para convertirlo en syngas, que a su vez se convierte en combustible
líquido esencialmente neutro en carbono.
Con una comprensión más
clara de los daños causados por las emisiones humanas de dióxido de carbono,
se está trabajando mucho en la transición hacia los vehículos eléctricos, la
energía de hidrógeno, las pilas de combustible y otras formas sostenibles de
energía. Sin embargo, estos avances requerirán grandes cambios en la
infraestructura existente, lo que puede ralentizar su implantación.
Mientras
tanto, los combustibles sintéticos podrían ser una buena solución. Están
hechos a imagen y semejanza de los actuales combustibles líquidos de
hidrocarburos, pero se producen a partir de fuentes renovables, como la
biomasa, los productos de desecho o el carbono ya presente en la atmósfera. Y
como sustituyen o complementan a los
combustibles fósiles, pueden "colarse" en los motores e infraestructuras existentes.
En
el nuevo estudio, los investigadores de la ETH de Zúrich desarrollaron y
probaron un nuevo sistema que puede producir estos combustibles "drop-in" utilizando únicamente luz solar y aire. El combustible resultante es neutro
en cuanto a emisiones de carbono, ya que al quemarse sólo libera la misma
cantidad de dióxido de carbono que su producción eliminó del aire
originalmente.
El sistema consta de tres unidades: una unidad de
captura directa de aire, una unidad solar redox y una unidad de conversión de
gas en líquido. La primera sección aspira el aire ambiente y utiliza la
adsorción para extraer el dióxido de carbono y el agua. Estos elementos se
conducen a la segunda unidad, donde se aprovecha la energía solar para
desencadenar reacciones químicas.
Un concentrador parabólico
concentra la luz solar por un factor de 3.000 en el reactor solar, creando
temperaturas de 1.500 °C (2.732 °F). En el interior del reactor hay una
estructura cerámica de óxido de cerio que absorbe el oxígeno del dióxido de
carbono y el agua entrantes, produciendo hidrógeno y monóxido de carbono: el
gas de síntesis.
El gas de síntesis puede recogerse para su uso, o puede
canalizarse a la tercera unidad, donde se convierte en combustibles de
hidrocarburos líquidos como el queroseno o el metanol.
Para probar
el concepto, los investigadores instalaron un pequeño sistema piloto de 5 kW
en el tejado de un edificio. Funcionando durante siete horas al día con luz
solar intermitente, el dispositivo fue capaz de producir 32 ml (1,1 oz) de
metanol cada día.
No es mucho, pero el equipo dice que demuestra
que el concepto funciona y que podría ampliarse a la producción comercial. Una
planta a gran escala podría parecerse a una central térmica solar, con un
campo de concentradores que enfocan la luz solar hacia una torre central. El
equipo calcula que una planta que utilizara 10 de estos campos, cada uno de
los cuales recogiera 100 MW de energía solar radiante, podría producir 95.000
L de queroseno al día. Eso es suficiente para llevar un Airbus A350 de Londres
a Nueva York y viceversa.
Para cubrir toda la demanda de queroseno
en la aviación, el equipo calcula que se necesitarían unos 45.000 km² de
plantas solares. Lamentablemente, los elevados costes iniciales de instalación
de estas plantas harían que estos combustibles fueran más caros que los
fósiles a los que sustituyen, por lo que se necesitarían subvenciones y ayudas
para ponerlas en marcha, lo que podría limitar su viabilidad.
Fuentes, créditos y referencias:
Schäppi, R., Rutz, D., Dähler, F. et al. Drop-in Fuels from Sunlight and Air. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04174-y
Imagen: El reactor de combustible solar aprovecha el calor de la luz solar concentrada para convertir el dióxido de carbono y el agua en gas de síntesis. Crédito ETH Zurich
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New Atlas