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Los científicos crean combustible a partir del aire y la luz solar por primera vez

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Innovador: los científicos han creado combustible a partir del aire y la luz solar por primera vez, allanando el camino para la producción de combustibles de hidrocarburos neutros en carbono.  Se muestra el sistema de combustible solar

Los científicos han creado combustible a partir del aire y la luz solar por primera vez, allanando el camino para la producción de combustibles de hidrocarburos neutros en carbono.

Los investigadores calificaron su descubrimiento como «un hito importante» que, en última instancia, podría ayudar a descarbonizar el sector de la aviación, pero dijeron que todavía se necesita mucho trabajo para mejorar el proceso.

La aviación y el transporte marítimo contribuyen actualmente a alrededor del 8% de las emisiones totales de dióxido de carbono atribuidas a la actividad humana.

Innovador: los científicos han creado combustible a partir del aire y la luz solar por primera vez, allanando el camino para la producción de combustibles de hidrocarburos neutros en carbono. Se muestra el sistema de combustible solar

El sistema de minirrefinería produce combustible líquido a partir del aire y la luz solar.  Tiene tres procesos diferentes, comenzando con la captura de dióxido de carbono y agua del aire.  Estos luego se introducen en el reactor solar, que los convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis).  Finalmente, esto se convierte en numerosos hidrocarburos diferentes, como el metanol.

El sistema de minirrefinería produce combustible líquido a partir del aire y la luz solar. Tiene tres procesos diferentes, comenzando con la captura de dióxido de carbono y agua del aire. Estos luego se introducen en el reactor solar, que los convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis). Finalmente, esto se convierte en numerosos hidrocarburos diferentes, como el metanol.

El sistema comienza extrayendo agua y dióxido de carbono del aire (en la foto de arriba)

El sistema comienza extrayendo agua y dióxido de carbono del aire (en la foto de arriba)

¿CÓMO SE CREA COMBUSTIBLE A PARTIR DEL AIRE?

El sistema de combustible solar creado por los científicos se compone de tres unidades esenciales.

Son:

1. Una unidad de captura directa de aire que extrae dióxido de carbono y agua del aire ambiente;

2. Una unidad solar redox utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis);

3. Luego, el gas de síntesis se convierte en hidrocarburos líquidos o metanol usando una unidad de gas a líquido.

El experimento produjo 32 mililitros de metanol en una ejecución típica de siete horas al día, lo que, según los científicos, demuestra la viabilidad técnica de un proceso de producción de combustible solar.

El sistema de minirrefinería funciona capturando primero el dióxido de carbono y el agua del aire.

Luego, estos se introducen en un reactor solar que los convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis).

Finalmente, el gas de síntesis se convierte en hidrocarburos líquidos, que pueden incluir queroseno, gasolina, metanol u otros combustibles, para producir una fuente de energía alternativa.

Los investigadores dicen que si bien se han demostrado los pasos individuales del proceso de producción de combustible solar, la implementación del sistema completo y optimizado en condiciones del mundo real ha sido un desafío.

En el nuevo estudio, Aldo Steinfeld, de ETH Zurich, Suiza, y sus colegas describen el sistema de combustible solar, que estaba ubicado en el techo de un laboratorio.

Estaba compuesto por tres unidades esenciales.

Son una unidad de captura directa de aire que extrae dióxido de carbono y agua del aire ambiente, la unidad redox solar que utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de síntesis), y un gas a líquido. unidad que convierte el gas de síntesis en hidrocarburos líquidos o metanol.

Los científicos descubrieron que el sistema experimental funcionaba con éxito y de manera estable bajo irradiación solar intermitente.

Dijeron que producía 32 mililitros de metanol en una corrida típica de siete horas al día, lo que demuestra la viabilidad técnica de un proceso de producción de combustible solar.

Luego, el agua y el dióxido de carbono se introducen en un reactor solar que los convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (en la imagen).

Luego, el agua y el dióxido de carbono se introducen en un reactor solar que los convierte en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (en la imagen).

Finalmente, el gas de síntesis se convierte en hidrocarburos líquidos, que pueden incluir queroseno, gasolina, metanol u otros combustibles, para producir una fuente de energía alternativa (en la foto)

Finalmente, el gas de síntesis se convierte en hidrocarburos líquidos, que pueden incluir queroseno, gasolina, metanol u otros combustibles, para producir una fuente de energía alternativa (en la foto)

Cómo funciona: el sistema incluye una unidad de captura directa de aire que extrae dióxido de carbono y agua del aire ambiente (abajo a la izquierda), una unidad solar redox que usa energía solar para convertir dióxido de carbono y agua en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (principal ) y una unidad de gas a líquido que convierte el gas de síntesis en hidrocarburos líquidos o metanol (abajo a la derecha)

Cómo funciona: el sistema incluye una unidad de captura directa de aire que extrae dióxido de carbono y agua del aire ambiente (abajo a la izquierda), una unidad solar redox que usa energía solar para convertir dióxido de carbono y agua en una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (principal ) y una unidad de gas a líquido que convierte el gas de síntesis en hidrocarburos líquidos o metanol (abajo a la derecha)

Los autores también calcularon un esquema que potencialmente podría satisfacer la demanda global de consumo de queroseno de aviación, que fue de 414 mil millones de litros en 2019.

Calculan que las plantas de producción necesitarían 45.000 km2, lo que equivale a alrededor del 0,5 por ciento de la superficie del desierto del Sahara.

Sin embargo, tales combustibles producidos por la primera generación de plantas solares comerciales serían más costosos que el queroseno fósil que deben reemplazar.

Escribiendo en Nature, los investigadores dijeron: ‘La operación al aire libre estable y exitosa del sistema en general bajo irradiación solar intermitente demuestra de manera convincente la viabilidad técnica de la cadena del proceso termoquímico para convertir la luz solar y el aire ambiental en combustibles directos.

«Pero llevar este tipo de combustibles solares al mercado requerirá una optimización sustancial del proceso y una mejora, y esto debería estar respaldado por esquemas de políticas que permitan la introducción en el mercado a escala comercial».

Añaden: «La demostración de que se pueden producir combustibles de hidrocarburos neutros en carbono utilizando la luz solar y el aire representa, por tanto, un hito importante que, con el apoyo político adecuado, podría iniciar desarrollos esenciales para la descarbonización a largo plazo del sector de la aviación».

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