Vědci umí vyrobit letecké palivo a naftu ze slunce, CO2 a vody

Videoreportáž v úvodu tohoto článku ukazuje první zařízení na světě, které dokáže jen ze slunce, oxidu uhličitého a vody produkovat uhlovodíková paliva jako letecký kerosen, čili petrolej, ale i naftu. Za takzvanou multifunkční solární věží stojí mezinárodní spolupráce vědců z Evropy, a to hlavně ze Švýcarska, Španělska a Německa.

Technologii i design má na svědomí tým badatelů ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu. Postavit ji ale kvůli tamnímu klimatu nechal výzkumný ústav IMDEA Energy v Madridu.

A financování ze strany Evropské unie koordinoval technologický institut Bauhaus Luftfahrt z Bavorska, který sám nejvíce i přispěl: rovnou šestinou do celkových 6,1 milionu eur, tedy 150 milionů korun. Samotní Švýcaři přitom z vládního fondu pro vzdělávání, výzkum a inovace do ní vložili 1,75 milionu franků, v přepočtu asi 44,2 milionu korun.

„Jsme první, kdo předvedl úplný termochemický řetězec procesů produkující letecké palivo z vody a oxidu uhličitého v plně integrovaném systému solární věže,“ vysvětlil pro deník Science Daily profesor Aldo Steinfeld ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu.

Výslednou palivovou továrnu tvoří 169 zrcadlových panelů, takzvaných heliostatů, které se otáčí samy ke slunci a záření odráží a koncentrují do solárního reaktoru na špičce samotné věže. Utváří tak energetický tok v objemu až 3000 kW na metr čtvereční při cílové teplotě 1450 stupňů Celsia, který směřuje do otvoru o průměru 16 centimetrů.

Samotný reaktor má výkon 50 kW a klíčové je, že jeho vnitřní plášť je pokrytý vysoce porézní, čili houbovitou, keramickou vrstvou oxidu ceričitého. Ta pak jako katalyzátor spouští důležité oxidačně-redukční reakce vody a CO2, které jsou do reaktoru rovněž vstřikovány, a termochemicky je rozkládá na syntézní plyn neboli směs vodíku a oxidu uhelnatého. Ta následně putuje do kondenzační jednotky a v dalších procesech se z ní při vysoké teplotě a tlaku vyrábí petrolej a nafta. A vše přitom stále pohání solární energie.

„Tato solární věž a továrna na palivo byla provozována v nastavení, které odpovídá využití v průmyslu, čímž stanovila technologický milník ve směru k produkci udržitelných leteckých paliv,“ dodal profesor Steinfeld.

Vědci zařízení testovali zatím devět dní v 62 spouštěcích cyklech trvajících v součtu 55 hodin. Za tu dobu solární věž, reaktor i továrna v jednom vyrobila skoro 5200 litrů syntetického plynu. Studii s výsledky otiskl vydavatel prestižních vědeckých časopisů Cell Press. Neuvádí se v ní už ale, kolik přesně vyprodukovala karosenu a nafty.

Pro srovnání ale třeba běžný Boeing 787 Dreamliner pojme asi 126 370 litrů paliva, které mu vystačí zhruba na 14 140 kilometrů letu, uvádí server New Atlas. To je o něco víc než cesta z Prahy do New Yorku a zpátky.

Továrna je zatím ovšem pouze ve fázi pilotního projektu, tedy menšího testovacího zařízení. A účinnost první solární věže je podle studie také jen 4,1 procenta, přičemž vědci prý budou usilovat o překonání 20 procent. A to jak zlepšením recyklace tepla, tak i struktury keramické vrstvy oxidu ceričitého v reaktoru, jejíž výhodou je, že se v procesu nespaluje, a může tak být používaná opakovaně.

Kerosen vyrobený pomocí sluneční energie navíc v úvodu nemusí vyloženě nahradit letecké palivo z ropy. Lze jej s ním prý i mísit. Je totiž plně kompatibilní s existující infrastrukturou v letectví, čili skladováním, distribucí a použitím v motoru. „Palivo ze solární věže reprezentuje proveditelnou cestu k implementaci produkce slunečního paliva v globálním měřítku,“ uvádí také studie.

Letecký sektor přitom vypouští okolo pěti procent světových emisí oxidu uhličitého, který je zodpovědný za čím dál viditelnější klimatickou změnu. A podle Švýcarů se v boji proti ní počítá každá kapka.

„Množství CO2 vypouštěného při spalování kerosenu v motoru letadla je stejné jako to, které se spotřebuje na jeho výrobu v solární továrně. Což z něj dělá uhlíkově neutrální (palivo), a zvlášť pokud použijeme CO2 zachycený přímo ze vzduchu – doufejme v nepříliš vzdálené budoucnosti,“ dodal Steinfeld.

Projekt švýcarských vědců odstartoval už v lednu 2016, kdy zařízení testovali pouze v laboratorním měřítku. Věž s reaktorem a továrnou v jednom začali ve Španělsku stavět o rok později.

Ze Spolkové vysoké technické školy v Curychu se přitom kvůli vývoji a komercionalizaci technologie vydělil start-up Synhelion. Ten nicméně není jedinou dceřinou firmou univerzity. Tamní vědecká akademická půda dala za vznik už také společnosti Climeworks, která vyvíjí, staví a testuje stroje pro už zmíněné zachytávání oxidu uhličitého z ovzduší a o níž redakce SZ Tech dříve také psala.