I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato una nuova tecnologia che produce idrocarburi liquidi esclusivamente dalla luce solare e dall'aria. Per la prima volta in tutto il mondo dimostrano l'intera catena del processo termochimico in condizioni reali sul campo. La nuova miniraffineria solare si trova sul tetto dell'edificio del Laboratorio Macchine dell'ETH a Zurigo.

I combustibili a emissioni zero sono fondamentali per rendere sostenibili i trasporti aerei e marittimi. I ricercatori dell'ETH hanno sviluppato un impianto solare per produrre combustibili liquidi sintetici che rilasciano la stessa quantità di CO ₂ durante la loro combustione in quanto precedentemente estratti dall'aria per la loro produzione. CO ₂ e l'acqua vengono estratte direttamente dall'aria ambiente e suddivise utilizzando l'energia solare. Questo processo produce syngas, una miscela di idrogeno e monossido di carbonio, che viene successivamente trasformato in cherosene, metanolo o altri idrocarburi. Questi combustibili drop-in sono pronti per l'uso nell'infrastruttura di trasporto globale esistente.

Aldo Steinfeld, Professore di vettori di energia rinnovabile all'ETH di Zurigo, e il suo gruppo di ricerca ha sviluppato la tecnologia. "Questo impianto dimostra che i combustibili idrocarburici a emissioni zero possono essere prodotti dalla luce solare e dall'aria in condizioni reali del campo, " ha spiegato. "Il processo termochimico utilizza l'intero spettro solare e procede ad alte temperature, consentendo reazioni rapide e un'elevata efficienza." L'impianto di ricerca nel cuore di Zurigo porta avanti la ricerca dell'ETH verso i combustibili sostenibili.

Una piccola unità dimostrativa con un grande potenziale

La miniraffineria solare sul tetto dell'ETH di Zurigo dimostra che la tecnologia è fattibile, anche nelle condizioni climatiche prevalenti a Zurigo. Produce circa un decilitro di carburante al giorno. Steinfeld e il suo gruppo stanno già lavorando a un test su larga scala del loro reattore solare in una torre solare vicino a Madrid, che si svolge nell'ambito del progetto UE sun-to-liquid. L'impianto della torre solare viene presentato oggi al pubblico a Madrid contemporaneamente alla miniraffineria di Zurigo.

Il prossimo obiettivo del progetto è scalare la tecnologia per l'implementazione industriale e renderla economicamente competitiva. "Un impianto solare che copre un'area di un chilometro quadrato potrebbe produrre 20, 000 litri di cherosene al giorno, " ha detto Philipp Furler, Direttore (CTO) di Synhelion ed ex studente di dottorato nel gruppo di Steinfeld. "Teoricamente, un impianto delle dimensioni della Svizzera, o un terzo del deserto californiano del Mojave, potrebbe coprire il fabbisogno di cherosene dell'intera industria aeronautica. Il nostro obiettivo per il futuro è produrre in modo efficiente combustibili sostenibili con la nostra tecnologia e quindi ridurre la CO . globale ₂ emissioni».

Come funziona la nuova miniraffineria solare

La catena di processo del nuovo sistema combina tre processi di conversione termochimica:in primo luogo, l'estrazione di CO ₂ e acqua dall'aria. In secondo luogo, la scissione solare-termochimica della CO ₂ e acqua. In terzo luogo, la loro successiva liquefazione in idrocarburi. CO ₂ e l'acqua vengono estratte direttamente dall'aria ambiente tramite un processo di adsorbimento/desorbimento. Entrambi vengono quindi immessi nel reattore solare al centro di un riflettore parabolico. La radiazione solare è concentrata di un fattore 3, 000, generando calore di processo ad una temperatura di 1, 500 gradi Celsius all'interno del reattore solare. Il cuore del reattore solare è una struttura ceramica fatta di ossido di cerio, che consente una reazione in due fasi, il ciclo redox, per scindere acqua e CO ₂ in syngas. Questa miscela di idrogeno e monossido di carbonio può quindi essere trasformata in combustibili idrocarburici liquidi attraverso il metanolo convenzionale o la sintesi Fischer-Tropsch.