Un aeroport din Elveţia va folosi diesel produs din energie solară pentru autobuzele sale, asigurându-le zero emisii nete cu motoarele actuale

Cum ar putea deveni un motor diesel montat pe un autobuz sau un camion unul cu zero emisii nete, folosind motoarele actuale? Ei bine, o echipă de ingineri elveţieni are soluţia pentru această dilemă şi a convins aeroportul din Zurich să semneze un contract important multianual cu ei, prin care autobuzele de pe aeroport vor folosi dieselul produs de ei din energie solară, asigurându-se astfel emisii nete egale cu zero.

Şi când spunem diesel produs din energie solară nu alunecăm deloc în ezoterism şi arii din afara ştiinţelor exacte, ci vorbim despre chimie şi fizică în cel mai strict sens al cuvântului, cu ajutorul căruia dieselul poate fi produs pe baza energiei solare.

Echipa de ingineri din Elveţia, despre care vorbim, e cea de la start-up-ul Synhelion, însuşi denumirea sugerând un produs sintetizat cu ajutorul soarelui. Start-ul a fost fondat de profesorii universitari Gianluca Ambrosetti (doctor în fizică şi nanotehnolgie), Philipp Furler (doctor în inginerie mecanică şi termochimie solară), Aldo Steinfeld şi o echipă de studenţi, obţinând la început finanţarea dedicată start-up-urilor promiţătoare de la universitatea ETH Zurich. Ulterior, echipa a obţinut investiţii masive adiţionale şi a reuşit să construiască şi să inaugureze în 2024 o fabrică pilot, situată în Jülich, Germania, pentru producţia de carburanţi sintetici.

Fabrica are şi o centrală solară cu heliostate, care reflectă lumina solară concentrată spre un turn central, care acţionează la rândul lui şi ca mediu de stocare de căldură, pentru a produce electricitate. Alături mai există un parc de panouri 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. Fabrica a început deja a produce mai multe tipuri de carburanţi în partide relativ mici, pentru a demonstra viabilitatea producţiei consistente la parametrii doriţi de calitate, producând diesel, benzină şi combustibil de aviaţie.

În primăvara acestui an profesorului Steinfeld a făcut şi o primă demonstraţie cu propria motocicletă, alimentând-o cu benzină sintetică produsă la această fabrică.

Iar acum cei de la Synhelion au început livrarea primelor partide de probă şi pentru din Zurich. Ieri a avut loc alimentarea primului autobuz dintr-un butoi de 190 litri de diesel produs din energie solară. Multe aeroporturi moderne încă mai folosesc autobuze pentru transportarea pasagerilor de la poarta aeroportului la scara avioanelor şi invers. Şi în acest caz e vorba de exact asemenea autobuze, iar cei 190 litri de motorină sunt suficienţi pentru 12 zile de operare ale unui autobuz.

Pentru început, doar acest singur autobuz va fi alimentat cu diesel de la Synhelion, produs din energie solară, dar contractul semnat cu aeroportul din Zurich prevede că începând cu anul 2027, start-up-ul elveţian va livra 30.000 litri de diesel anual. Dacă un autobuz consumă anual cam 5.780 litri de diesel, atunci cei 30.000 litri anual vor fi suficienţi pentru o flotă de 5 autobuze. Şi dacă aceşti 30.000 litri de diesel generează emisii nete de CO2 egale cu zero, atunci aeroportul evită astfel emisii anuale de 80,4 tone de CO2.

Cum poate fi acest carburant unul cu zero emisii nete şi cum e produs el, de fapt? Ei bine, dieselul cu care a fost alimentat primul autobuz de pe aeroportul Zurich e unul foarte similar în compoziţia sa şi în calităţile sale cu orice diesel obişnuit, produs din petrol crud, extras din pământ. Asta înseamnă că la combustia lor în motoarele acestor autobuze, vor exista aceleaşi emisii de CO2, de circa 2,68 kg la fiecare litru de motorină consumată. Doar că acest CO2 va fi cel mult egal cu cantitatea de CO2 care a fost extrasă din aer în momentul producţie carburantului sintetic, iar astfel autobuzul va emite doar ceea ce a fost anterior extras din atmosferă, ajungând la un rezultat net final de zero.

Cum se produce acest diesel sintetic? Întâi, se captează CO2-ul din aer sau dintr-o altă sursă aflată la îndemână, o pentru a avea atomul de carbon, necesar compoziţiei finale a motorinei. Apoi se asigură o sursă de apă, H20, pentru a avea şi atomul de hidrogen necesar pentru compoziţia finală a motorinei.

Urmează faza producţiei aşa-numitului gaz de sinteză, format din CO şi H20. În esenţă, această fază e una 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. Prin electroliza apei poate fi extras hidrogenul curat, eliberându-se oxigenul. Pentru partea de carbon, 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. Şi în rafinării petroliere mari se foloseşte etapa gazului de sinteză, doar că acolo se ajunge altfel la el, în timp ce aici totul se face fără nicio sursă fosilă, doar din biomasă şi energie de la soare.

Paralel, e nevoie şi de hidrogen pur, care poate fi produs prin electroliză suplimentară, sau poate fi „spart” din gazul metan CH4, captat la procesul de fermentare. Între timp, şi gazul de sinteză e filtrat pentru a fi curăţat de impurităţi, totul pentru a se realiza la final marele amestec al acestor componente. În esenţă în etapa finală are lor amestecarea hidrogenului curat cu gazul de sinteză, adică H2 e cooptat cu acel amestec de CO şi H2.

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. Benzina, spre exemplu, e un amestec de hidrocarburi precum octani C8H18, heptani C7H16, ciclohexan C6H12, toluen C7H8, benzen C6H6 şi xilen C8H10. Iar dieselul e un amestec de hidrocarburi cu denumiri la fel de complexe şi cu formule precum C12H26, C16H34, C14H30, C15H32, C7H14, C12H12 şi alte câteva variaţi. Dar peste tot avem compuşi din carbon şi hidrogen, de unde vine şi numele de hidrocarburi, iar asta înseamnă că dacă avem atomii de hidrogen şi de carbon pentru reacţiile necesare, şi surse de energie regenerabilă acolo unde e nevoie în aceste reacţii, atunci la final ajungem cu o motorină produsă efectiv din energie solară.

Foto: Schema procesului de producţie a benzinei sintetice

Marele merit al acestui start-up elveţian e că a făcut ceea ce se ştia că se poate din experimente de laborator la nivelul unei mici fabrici cu procese industriale clasice. Da, acum costul per litru e prohibitiv de mare şi nu e divulgat încă. Dar pe termen mai lung, de 5-8 ani, acest cost ar trebui să ajungă pe la 2 euro/litru, echivalând combustibilul fosil. Sună aproape ca un preţ prea frumos pentru a fi adevărat, dar chiar şi dacă acesta va costa 2,50 sau 3,00 euro/litru, se vor găsi companii şi entităţi mari, care vor dori să plătească un pic în plus, pentru a putea spune că evită astfel emisiile de CO2.

Spre exemplu, tot în Elveţia de curând şi compania aeriană Swiss Air a contractat combustibil de aviaţie de la acelaşi start-up. Deci, clienţi există, iar dacă se va reuşi producţia la scară mare şi preţ acceptabil al acestor combustibil sintetic, viitorul sună bine pentru această tehnologie şi această companie elveţiană.

Cei de la Synhelion urmează să demareze la sfârşitul acestui an construcţia primelor lor fabrici uriaşe, în Spania, în baza a ceea ce au reuşit să demonstreze la fabrica pilot din Germania. Acolo, în Spania, producţia la scară largă ar urma să demareze începând cu anul 2027.

Foto: Fabrica pilot Synhelion din Germania