Исследователи из Национальной лаборатории корпорации Sandia (Sandia
National Laboratories) продемонстрировали прототип аппарата, который
при помощи солнечной энергии конвертирует воду и углекислый газ в
молекулярные блоки, формирующие топливо. Разработка доказывает, что
можно не только всеми силами сокращать выбросы CO2
и искать способы их захоронения под землёй, но и пойти более
рациональным путём – перерабатывать в бензин, дизельное и авиационное
горючее. Утверждается, что процесс потенциально вдвое эффективнее
природного фотосинтеза.
До недавнего времени система "Солнечный свет в топливо" ("Sunshine
to Petrol", S2P) проверялась лишь в лабораторных условиях с небольшими
объёмами веществ. Построенная вручную демонстрационная машина успешно
прошла испытания этой осенью. По словам химика Джеймса Миллера (James
Miller), в краткосрочной перспективе технология послужит альтернативой
другим методам борьбы с обогащением атмосферы CO2. Вместо
закачивания одного из парниковых газов в истощённые подземные
месторождения природного газа для постоянного хранения будет
использоваться более чем достаточное количество солнечной энергии для
"обратного окисления", превращающего в конечном итоге углекислый газ
обратно в топливо. Больше, чем просто альтернатива.
Действие металлического аппарата цилиндрической формы,
названного CR5 (Counter-Rotating-Ring Receiver Reactor Recuperator –
реактор рекуперации с обратным вращением колец), основано на применении
концентрированного тепла солнечной энергии для инициирования
термохимической реакции в богатом железом композитном материале. С двух
сторон аппарата имеются две камеры – горячая и холодная. В центре
расположены 14 подобных дискам фрисби ("летающие тарелки") колец,
совершающих один оборот в минуту. Внешняя грань каждого кольца
изготовлена из композитного состава с оксидом железа и циркониевой
матрицей. Солнечный концентратор создаёт внутри камеры температуру
1500° С, что заставляет оксид железа с одной стороны кольца отдавать
молекулы кислорода. По мере вращения кольца и перемещения нагретой
части к противоположной камере она охлаждается, встречаясь с
закачиваемым углекислым газом. При понижении температуры материал снова
возвращает себе кислород, отбирая его у CO2. В результате
остаётся одноокись углерода – СО. Процесс непрерывно повторяется,
превращая весь входящий газ в поток угарного газа. Как утверждает
Миллер, тот же процесс применим для производства водорода, только
вместо CO2 в этом случае во вторую камеру закачивается вода.
Два отдельно полученных вещества затем смешиваются в синтетический
горючий газ.
Изобретатель машины Рик Дайвер (Rich Diver) изначально задумал её
как инструмент экономии водорода. Идея заключалась в преодолении
неэффективности электролиза и создании агрегата на солнечном тепле,
который мог бы вырабатывать водород и кислород без электричества как
посредника. Такую же цель преследовали научные коллективы из Японии,
Франции и Германии. Но команда из Sandia осознала, что аналогичный
процесс может преобразовывать CO2 в СО. Даже если с
экономией водорода ничего не выйдет, будет существовать метод
производства топлива с сокращением влияния выбросов от сжигаемых
энергетической индустрией угля и природного газа.
По словам Дайвера, текущая задача – увеличить эффективность
системы. Однако скорого прихода технологии на рынок ждать не стоит.
Учёные предполагают, что разработка будет готова к коммерческому
внедрению через 15-20 лет. В течение этого периода планируется
демонстрировать прототипы нового поколения CR5 каждые три года.
Частично совершенствование будет достигаться разработкой новых
керамических композитов, высвобождающих кислород при меньших
температурах и конвертирующих больше солнечной энергии в водород и
одноокись углерода. Исследователи хотят добиться эффективности хотя бы
в несколько процентов. "Цифры могут показаться незначительными, -
говорит Миллер, - но мы предпочитаем сравнивать с фотосинтезом, который
очень неэффективно использует солнечное излучение". По его данным,
теоретический максимум для этого природного процесса – 5%, в реальности
же – менее 1%. Предстоит длительная работа над CR5 для достижения
преобразования 10% света в топливо.
|