(VIDEO) Un profesor universitar din Elveţia şi echipa sa au produs benzină şi diesel sintetic din energie solară şi au alimentat prima motocicletă cu ea

În ultimi ani, în mai multe articole am menţionat că majoritatea combustibililor fosili, răspândiţi pe larg azi în lume, ar putea fi produşi în laborator, sintetic, dar şi printr-un proces raţionalizat economic şi industrial. Toţi aceşti combustibili reprezintă amestecuri de hidrocarburi, în diverse ipostaze, ceea ce înseamnă că a baza lor stau atomii de carbon şi hidrogen. Prin urmare, dacă se poate asigura extragerea acestor atomi din apă sau din CO2-ul aflat la îndemână, pe cale industrială, folosindu-se energie regenerabilă pentru toate procesele aferente, la final se pot produce aceşti combustibili ce pot fi folosiţi în motoare cu ardere internă fără a avea un impact asupra emisiilor de CO2. Acum un profesor universitate din Elveţia, pe nume Aldo Steinfeld, împreună cu echipa sa, a produs benzină şi diesel sintetic din energie solară şi resturi vegetale şi au alimentat prima motocicletă cu ea, făcând şi prima călătorie a unei motociclete, alimentate cu benzină sintetică.

Principiul carburanţilor sintetici e simplu în esenţă — la producţia lor carbonul va fi extras din CO2-ul din aer sau din alte surse existente, fără a extrage hidrocarburi noi din pământ. Toate procesele de producţie trebuie să aibă la bază energie termică sau electrică din surse regenerabile, pentru ca reacţiile chimice ulterioare să nu genereze alte emisii CO2 aferente. Iar la final se obţine un carburant care va fi trecut prin obişnuitul proces de combustie în motoare, şi în acest proces de combustie va emite CO2, doar că acea cantitate CO2 va fi cel mult egală cu cea extrasă anterior din aer sau din alte surse în procesul de fabricare a acelui carburant. Prin urmare, e ca şi cum am extrage temporar CO2-ul din aer pentru a-l folosi pentru producţia de combustibil, după care îl eliberăm înapoi.

Foto: Profesorul elveţian, conducând o motocicletă alimentată cu bezină sintetică

Şi teoretic putem face asta la nesfârşit, întrucât şi atomii de hidrogen, pe care-l extragem din apă, redevin apă la final după procesul de combustie, când formează legături cu oxigenul din aer. Iar oxigenul preluat la combustie e cel eliberat la procesul de producţie, când din CO2 se separă atomul de oxigen. Enumerăm mai jos ordinea logică a acestor reacţii chimice şi procese industriale, pentru mai multă claritate:

1. Se captează CO2 din aer sau din altă sursă la îndemână, drept sursă pentru atomul de carbon.

2. Se asigură o sursă de apă, H2O, drept sursă pentru atomul de hidrogen.

3. Se produce gazul de sinteză (format din CO + H2) — în esenţă e o etapă intermediară de a extrage doar atomii necesari de carbon şi de hidrogen din ambele surse, care adaugă randament, iar căile de a produce gazul de sinteză pot fi diferite. S-ar putea face separarea fiecărui compus în etape individuale — apa prin electroliză, producându-se hidrogenul curat şi eliberându-se oxigenul, iar CO2-ul fiind separat printr-un proces dedicat, eliberându-se oxigenul şi păstrându-se carbonul. Acest al doilea proces e posibil, dar e mai energofag. Elveţienii folosesc o metodă cu randament mai mare, utilizând resturile vegetale sub formă de biomasă drept sursă de CO2, acest CO2 fiind captat anterior din aer în procesul de creştere a plantelor şi fotosinteză. Avantajul de a folosi resturi vegetale e că se poate folosi procesul natural de fermentare anaerobică, ce produce o mixtură de metan CH4 şi CO2. Acest amestec e încălzit apoi până la 1.100 grade Celsius cu ajutorul energiei regenerabile, într-un reactor termochimic, unde cei doi atomi de carbon din metan şi CO2 ajung să formeze monoxidul de carbon CO cu oxigenul, iar atomii de hidrogen eliberaţi rămân în formă de H2. Anume amestecul de CO + H2 e şi gazul de sinteză dorit la această etapă, acest gaz stând la baza producţiei de mai departe a oricărui carburant dorit — benzină, diesel sau combustibil aviatic.

4. Se produce hidrogenul (H2) prin electroliză — printr-o metodă deja arhicunoscută, când sub influenţa electricităţii din surse regenerabile are loc separarea ape H2O în molecule de hidrogen curat H2 şi eliberarea oxigenului O2 în aer.

5. Au loc procese de filtrare de impurităţi, în special a gazului de sinteză — pentru a elimina orice reziduuri nedorite din următoarele reacţii chimice.

6. Are loc amestecarea hidrogenului H2 cu gazul de sinteză (CO + H2) — iar aici fiecare combustibil dorit e format din componente cu formulă chimică diferită de hidrocarburi, care sunt apoi amestecate, pentru a obţine benzina, dieselul sau alt carburant. Una din metodele de a obţine asta e reacţia Fischer-Tropsch, unde se pot obţine diverse formule de hidrocarburi cu apa ca produs auxiliar rezultat. Cel mai simplu de produs aici e metanolul, aşa cum face şi Porsche, şi există şi căi mai directe de a face asta. Şi spunem că e mai simplu, pentru că metanolul are o formulă proprie omogenă — CH3OH. Benzina, însă, e un amestec de hidrocarburi precum octani C8H18, heptani C7H16, ciclohexan C6H12, toluen C7H8, benzen C6H6 şi xilen C8H10. Deci, toate aceste hidrocarburi au legături de carbon şi hidrogen, numărul doar numărul atomilor fiind diferit. Iar din gazul cu sinteză se produc toate aceste variaţii, pentru a fi amestecaţi apoi mecanic în proporţia corectă şi a ajunge la benzina aia identică celei produse la rafinării din petrolul extras din pământ.

Foto: Schema procesului de producţie a benzinei sintetice

Poate părea un proces cu multe etape, dar nici la producţia benzinei la rafinării nu sunt mai puţine etape. Iar profesorul universitar elveţian şi echipa sa de experţi şi foşti studenţi au fondat în 2016 compania Synhelion pentru a pune la punct un proces industrial realist, scalat şi eficient economic de a produce aceşti carburanţi sintetici.

Au beneficiat iniţial de fonduri de susţinere a start-up-ului a universităţii ETH Zurich, după care şi alte fonduri adiţionale, iar în 2024 au reuşit să construiască prima fabrică pilot, pentru a demonstra fezabilitatea şi scalarea tuturor acestor procese. Fabrica de află în Germania, în Jülich, şi are alături o centrală solară cu heliostate, care reflectă lumina solară concentrată spre un turn central, care acţionează şi ca stocare de căldură, pentru a produce electricitate. Alături mai există un parc fotovoltaice, astfel încât energia de la parcul fotovoltaic e folosită ziua, iar cea de la centrala solară noaptea, pe baza acumulării de căldură în turnul central. Şi aici sunt deja produşi carburanţi precum benzina, dieselul şi combustibilul aviatic, deocamdată în partide de test.

Iar un prim test de viaţă reală a benzinei produse de Synhelion a avut loc acum, profesorul Aldo Steinfeld alimentându-şi motocicleta proprie Harley Davidson cu această benzină sintetică şi conducând pe drumurile publice cu ea. Spre deosebire de Porsche, care produce metanol sintetic, care poate fi folosit doar în motoare de curse sau cele special proiectate, benzina sintetică produsă de profesorul elveţian şi echipa sa poate fi utilizată în orice motor cu ardere internă, iar fiind adusă la aceleaşi standarde de la pompe, inclusiv la cifra octanică.

Profesorul elveţian spune că şi-a dedicat întreaga carieră acestui deziderat de a produce benzină din energie solară, efectiv. Şi, în timp ce activitatea sa la ETH Zurich l-a făcut un om de ştiinţă renumit în comunitatea academică, acesta recunoaşte că are o pasiune specială pentru condus, pentru libertatea şi senzaţiile oferite de motoarele cu ardere internă, şi recunoaşte că tocmai de asta a ales motocicleta pentru acest prim test. E un pasionat de motoare de combustie, care a înţeles necesitatea de a gândi prin ştiinţă un mod de a nu polua lumea şi a ajuns să producă acum benzina care păstrează toate beneficiile plăcerii în condus, dar care exclude şi emisiile CO2.

Profesorul elveţian spune că acum misiunea sa e să producă toată gama de combustibil la fabrica din Germania a companiei pe care a fondat-o şi să demonstreze în următoarele luni cele mai diverse aplicaţii de viaţă reală. Scopul e să se obţină procese industriale clare, uşor de estimat în costuri la scară mare, şi să se demonstreze calitatea produsului final. Iar de aici încolo ar urma scalarea la o fabrică mult mai mare, cu investiţii mult mai mari, pentru a se produce cantităţi la o scară, care să conteze la nivel global.

Bineînţeles, la început acest combustibil sintetic va fi mai scump decât benzina obişnuită. Dar există deja contracte cu primele companii elveţiene, care vor să dea un imbold şi să anunţe cu mândrie că folosesc combustibil fără impact asupra mediului. Şi apoi, odată cu o scară industrială tot mai mare, anume acest tip de benzină sintetică ar putea fi salvarea pasionaţilor auto, pentru a-şi putea păstra şi conduce maşinile savuroase din garaj.

Vezi în video-ul de mai jos şi prima călătorie a profesorului elveţian cu motocicleta sa alimentată cu benzină sintetică.