El proyecto energético SUN-to-LIQUID ya es una realidad. El desarrollo de tecnologías solares para producir combustibles de aviación sin emisiones de carbono se ha convertido en un desafío energético global, pero su nivel de preparación se ha limitado en gran medida a estudios a escala de laboratorio.
Ahora, este proyecto ha dado un paso de gigante y ha demostrado una cadena de producción termoquímica totalmente integrada desde el agua y CO2 hasta el queroseno utilizando energía solar concentrada en una configuración de torre solar.
La división conjunta de agua y CO2 se realizó a través de un ciclo redox termoquímico basado en ceria para producir una mezcla personalizada de hidrógeno y CO (syngas) con selectividad total, que luego se procesó en queroseno.
El reactor solar de 50 kW, instalado en el IMDEA en Madrid, constaba de una cavidad-receptor que contenía una estructura porosa reticulada expuesta directamente a una concentración media de flujo solar de 2.500 soles. Se logró una eficiencia de conversión de energía solar a gas de síntesis del 4,1 % sin aplicar recuperación de calor.
"Somos los primeros en demostrar toda la cadena de procesos termoquímicos desde el agua y el CO2 hasta el queroseno en un sistema de torre solar totalmente integrado", dice Aldo Steinfeld, profesor de ETH Zurich y autor correspondiente del artículo. Los intentos anteriores de producir combustibles de aviación mediante el uso de energía solar se han realizado principalmente en el laboratorio.
Reducción de emisiones
El sector de la aviación es responsable de aproximadamente el 5% de las emisiones antropogénicas globales que causan el cambio climático. Se basa en gran medida en el queroseno, o combustible para aviones, que es un combustible de hidrocarburo líquido típicamente derivado del petróleo crudo. Actualmente, no hay una alternativa limpia disponible para impulsar vuelos comerciales de larga distancia a escala mundial.
“Con nuestra tecnología solar, hemos demostrado que podemos producir queroseno sintético a partir de agua y CO2 en lugar de derivarlo de combustibles fósiles. La cantidad de CO2 emitida durante la combustión de queroseno en un motor a reacción es igual a la consumida durante su producción en la planta solar”, dice Steinfeld. “Eso hace que el combustible sea neutro en carbono, especialmente si usamos CO2 capturado directamente del aire como ingrediente, con suerte en un futuro no muy lejano”.
Como parte del proyecto SUN-to-LIQUID de la Unión Europea, Steinfeld y sus colegas han desarrollado un sistema que utiliza energía solar para producir combustibles directos, que son alternativas sintéticas a los combustibles derivados de fósiles como el queroseno y el diésel.
El queroseno fabricado con energía solar es totalmente compatible con la infraestructura de aviación existente para el almacenamiento, distribución y uso final de combustible en motores a reacción, dice Steinfeld. También se puede mezclar con queroseno de origen fósil.
Junto a IMDEA Energía, el consorcio SUN-to-LIQUID incluye otros centros de investigación y empresas involucradas en la producción termoquímica de combustibles solares, como Bauhaus Luftfahrt eV, ETH Zurich, DLR, Abengoa, ARTTIC y HyGear.
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