Wydajna produkcja paliwa lotniczego z wychwytywanego CO2
Technologie wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla to innowacyjne i obiecujące rozwiązania mające pomóc w walce ze skutkami zmiany klimatu. Ich działanie polega na wychwytywaniu emisji dwutlenku węgla (CO2) z różnych źródeł – elektrowni, fabryk, a nawet bezpośrednio z powietrza, a następnie wykorzystaniu go do różnych celów, by zapobiec jego uwalnianiu do atmosfery. „Technologie te stanowią sposób redukcji emisji, jak i źródło nowych możliwości rozwoju w niskoemisyjnej przyszłości", mówi koordynator projektu eCOCO2 José M. Serra z Hiszpańskiej Krajowej Rady Badań Naukowych (CSIC). „Choć technologie te charakteryzują się dużym potencjałem, nadal musimy stawić czoła szeregowi wyzwań, by skutecznie wprowadzić je na rynek". Problemy, o których wspomina badacz, obejmują koszty opracowania i wdrożenia technologii, osiągnięcia niezbędnych poziomów efektywności oraz zwiększenia skali w celu zaspokojenia potrzeb przemysłu. W tym celu wymagany jest odpowiedni popyt ze strony przedsiębiorstw na rynku, a samo wdrażanie musi odbywać się w sposób minimalizujący wpływ na środowisko.
Nowy proces przetwarzania CO2
Celem projektu eCOCO2 było sprostanie tym wyzwaniom poprzez opracowanie nowatorskiego procesu przetwarzania CO2. Proces ten opiera się na energii ze źródeł odnawialnych oraz parze wodnej i pozwala na wytwarzanie syntetycznego paliwa lotniczego spełniającego rygorystyczne wymogi sektora. Samo urządzenie przetwarzające CO2 składa się z dostosowanego do potrzeb wielofunkcyjnego katalizatora połączonego z ogniwem elektrochemicznym wykorzystującym wiele jonów. „Chcieliśmy opracować kompaktowy, modułowy i elastyczny proces, który umożliwiłby skuteczne dostosowanie wydajności produkcji do zmienności wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych”, dodaje Serra. Obecne technologie wychwytywania i utylizacji dwutlenku węgla wykorzystujące odnawialną energię elektryczną do produkcji paliw charakteryzują się niską efektywnością energetyczną. Kluczowym celem zespołu projektowego było wykazanie potencjału tej innowacji, aby przybliżyć komercjalizację technologii.
Rozwój technologii i opłacalność rozwiązania
Zespół projektu eCOCO2 uważa, że w ramach prac udało się dokonać znaczących postępów. Przeprowadzili kompleksową ocenę elektrolitów jonowych w celu oceny ich stabilności i przewodności, a także możliwości wykorzystania w niższych temperaturach. Ponadto powstały nowe katalizatory hybrydowe umożliwiające wydajne wytwarzanie węglowodorów z CO2 na potrzeby paliwa lotniczego do silników odrzutowych. „Na etapie weryfikacji działania rozwiązania udało nam się wykazać działanie reaktora elektrochemicznego pod wysokim ciśnieniem, wykorzystując pojedyncze ogniwa rurowe", wyjaśnia Laura Almar, członkini zespołu CSIC. „Przeprowadziliśmy udane reakcje metanizacji i ko-elektrolizy”. Równolegle z rozwojem technologii, zespół projektowy ocenił również opłacalność swoich innowacji poprzez rygorystyczną analizę kosztów i ocenę cyklu życia. Badacze przeprowadzili także badania opinii, które wykazały rosnącą akceptację paliw opartych na CO2 i innowacyjnych rozwiązań problemu skutków zmiany klimatu wśród społeczeństwa. „Rezultaty projektu eCOCO2 podkreślają nie tylko techniczną wykonalność, ale także strategiczne znaczenie skalowania tych innowacyjnych rozwiązań w celu skutecznej redukcji emisji CO2 w sektorach przemysłowych”, mówi Almar.
Zastosowania w sektorach przemysłowych
Dalsze prace będą dotyczyły zwiększania skali technologii. Będzie to wymagało przeprowadzenia wdrożeń pilotażowych opartych na wykorzystaniu dwutlenku węgla pozyskiwanego z wysokoemisyjnych gałęzi przemysłu, takich jak produkcja stali i cementu. „Mamy nadzieję, że realizacja tego projektu zapewni solidne podstawy do dalszego prowadzenia podobnych badań", zauważa Serra. „Myślimy, że istnieje możliwość wykorzystania tej technologii w innych sektorach przemysłu, na przykład w przypadku wytwarzania środków chemicznych, aromatów oraz olefin, a następnie rozszerzenia na inne gałęzie przemysłowe – na przykład poprzez wykorzystanie biogennych odnawialnych źródeł dwutlenku węgla".
Słowa kluczowe
eCOCO2, CO2, odnawialne źródła energii, energia elektryczna, węgiel, atmosfera, wychwytywanie i utylizacja dwutlenku węgla, paliwo lotnicze