Una nueva tecnología produce combustibles líquidos de hidrocarburos exclusivamente a partir de luz solar y aire.
Los combustibles neutros en carbono son fundamentales para hacer sostenibles el transporte aéreo y marítimo. La nueva planta solar produce combustibles líquidos sintéticos que liberan durante su combustión la misma cantidad de CO2 que se extrajo previamente del aire para su producción.
El sistema extrae CO2 y agua directamente del aire ambiente y los separa utilizando energía solar. Este proceso genera gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, que posteriormente se procesa para obtener queroseno, metanol u otros hidrocarburos. Estos combustibles compatibles (drop-in) están listos para su uso en la infraestructura de transporte mundial existente.
Prueba de concepto
«Esta planta demuestra que los combustibles de hidrocarburos neutros en carbono pueden fabricarse a partir de luz solar y aire en condiciones reales de campo», explica Aldo Steinfeld, profesor de portadores de energía renovable en ETH Zurich, cuyo grupo de investigación desarrolló la tecnología. «El proceso termoquímico aprovecha todo el espectro solar y se desarrolla a altas temperaturas, lo que permite reacciones rápidas y una alta eficiencia».
La minirrefinería solar instalada en un tejado de Zúrich demuestra que la tecnología es viable, incluso en las condiciones climáticas predominantes en la ciudad. Produce alrededor de un decilitro de combustible al día (algo menos de media taza).
Steinfeld y su grupo ya trabajan en una prueba a gran escala de su reactor solar en una torre solar cerca de Madrid, realizada en el marco del proyecto Sun-to-Liquid de la UE.
El próximo objetivo es escalar la tecnología para su implementación industrial y hacerla económicamente competitiva.
«Una planta solar que abarque una superficie de un kilómetro cuadrado podría producir 20 000 litros de queroseno al día», afirma Philipp Furler, director de Synhelion y antiguo estudiante de doctorado en el grupo de Steinfeld. «Teóricamente, una planta del tamaño de Suiza, o de un tercio del desierto de Mojave en California, podría cubrir las necesidades de queroseno de toda la industria aeronáutica. Nuestro objetivo para el futuro es producir de forma eficiente combustibles sostenibles con nuestra tecnología y, de este modo, mitigar las emisiones globales de CO2».
Cómo funciona la refinería solar
La cadena de procesos del nuevo sistema combina tres procesos de conversión termoquímica:
La extracción de CO2 y agua del aire.La separación termoquímica solar de CO2 y agua.Su posterior licuefacción en hidrocarburos.
Un proceso de adsorción/desorción extrae CO2 y agua directamente del aire ambiente. Ambos entran después en el reactor solar situado en el foco de un reflector parabólico. La radiación solar se concentra por un factor de 3000, generando calor a una temperatura de 1500 grados Celsius dentro del reactor solar.
En el corazón del reactor solar hay una estructura cerámica de óxido de cerio, que permite una reacción en dos etapas (el ciclo redox) para separar el agua y el CO2 en gas de síntesis. Esta mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono puede después procesarse para obtener combustibles líquidos de hidrocarburos mediante metanol convencional o síntesis de Fischer-Tropsch.
Ya han surgido dos spin-offs del grupo de investigación de Steinfeld: Synhelion, fundada en 2016, que comercializa la tecnología de producción de combustibles solares, y Climeworks, fundada ya en 2010, que comercializa la tecnología de captura de CO2 del aire.
