Sin duda una de las tareas más apremiantes y complicadas que el ser humano enfrenta hoy en día es lograr la reducción de las emisiones de CO2. Los aviones, como muchos otros medios de transporte y la industria, generan un alto nivel de este gas, para contrarrestarlo, se hacen ya pruebas de producción de queroseno solar, a fin de fomentar una aviación sostenible.
Investigadores de la Escuela Politécnica de Zúrich (ETHZ), en Suiza, han desarrollado la tecnología que les permite producir combustibles neutros en CO2 a partir de la luz solar y el aire.
Durante dos años, los investigadores dirigidos por Aldo Steinfeld, catedrático de Energías Renovables del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos
en la ETH Zúrich, han estado operando una mini-refinería solar en el techo del laboratorio de máquinas en el centro de Zúrich. Esta planta única puede producir combustibles líquidos como metanol o queroseno a partir de la luz solar y el aire en un proceso de varias etapas, de acuerdo con un artículo titulado “Technische-machbarkeit-nachhaltiger-treibstoffe” (Factibilidad-técnica-de-combustibles-sostenibles), publicado en la página de la propia institución ethz.ch.
Después de esos dos años, se pudo demostrar con éxito la viabilidad técnica de toda la cadena de procesos termoquímicos para convertir la luz solar y el aire ambiente en combustibles directos (drop-in fuels).
La tecnología se basa en la termodinámica pura. Consta de tres unidades de conversión termoquímica conectadas en serie. En primer lugar, la unidad de separación de aire, que extrae el dióxido de carbono y el agua directamente del aire ambiente. En segundo lugar, la unidad solar redox, que convierte el CO2 y el H2O en una mezcla específica de CO y H2, llamada gas de síntesis. Y, en tercer lugar, la unidad de síntesis de gas a líquido, que finalmente convierte el gas de síntesis en hidrocarburos líquidos.
El investigador explica que: “El CO2 y el agua se extraen directamente del aire ambiente y se separan en sus partes mediante energía solar para en el proceso producir gas de síntesis-una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono- queluego se convertirá en queroseno, metanol u otros hidrocarburos”, y añade que, “el sistema funciona de forma estable en condiciones solares del mundo real y proporciona una plataforma única para una mayor investigación y desarrollo. La tecnología ahora está lo suficientemente madura para su uso en aplicaciones industriales, por lo que nuestro próximo objetivo será -llevarla- a escala industrial y ser competitivos en el mercado”. Además, el combustible sostenible puede introducirse en el mercado sin impuestos adicionales sobre el CO2.
Los combustibles drop-in (combustibles directos), agrega Steinfeld, son alternativas sintéticas a los hidrocarburos líquidos derivados del petróleo crudo, como el queroseno y la gasolina. Estos combustibles sintéticos son plenamente compatibles con las infraestructuras existentes para el almacenamiento, la distribución y el uso final, y pueden contribuir, en particular, al tráfico aéreo sostenible de larga distancia. Además, son neutrales porque se utiliza energía solar para producirlos y porque durante su combustión solo se libera la misma cantidad de CO2 que se -extrae- previamente del aire para su producción.
La evaluación de la cadena de producción de combustibles solares muestra que las emisiones de gases de efecto invernadero pueden evitarse en un 80 por ciento en comparación con el queroseno fósil, y que son cercanas a cero si los materiales para la construcción de instalaciones de producción, como el vidrio y el acero, se producen con energías renovables.
Steinfield explica que él y su equipo sólo se ocupan del desarrollo y la transferencia de tecnología a la industria, a través de licencias de patentes; su introducción al mercado depende de los socios industriales. Incluso han surgido dos spin-offs1 fundadas por antiguos estudiantes del doctorado: Climeworks, que comercializa la tecnología para capturar CO2 del aire, mientras que Synhelion, comercializa la tecnología para producir combustible solar a partir de CO2.
A su vez, Tony Patt, catedrático de Mitigación y Adaptación al Cambio Climático
de la Escuela Politécnica de Zúrich, (ETHZ), que también participa en este proyecto, aclaró que el reactor solar necesita luz solar directa, por lo -que- solo tiene sentido construir plantas a gran escala en áreas desérticas, por ejemplo, en el sur de España y el norte de África, en la Península Arábiga, en Australia, en el suroeste de los Estados Unidos, en el desierto de Gobi en China o en el desierto de Atacama en Chile.
La cadena de proceso solar requiere agua del aire como material de partida, y esta está disponible en cantidades suficientes incluso en el aire seco del desierto. Además, la tierra desértica es barata y no suele haber otros requisitos de uso como en las zonas densamente pobladas. Los combustibles solares, al igual que los combustibles fósiles actuales, serían materias primas globales que dependen de la misma infraestructura para el transporte y la entrega.
Steinfeld añade que la ubicación adecuada de las plantas -sería en- regiones en las que la radiación solar directa normal es de más de 2000 kWh por metro cuadrado al año. A diferencia de los biocombustibles, que están limitados por la disponibilidad de recursos, la demanda mundial de combustibles solares para la aviación puede satisfacerse utilizando menos del uno por ciento de la tierra seca del planeta, -sin competir- con la producción de alimentos.
La superficie total de todas las instalaciones solares que se necesitarían para satisfacer plenamente la demanda mundial de queroseno, que en 2019 fue de 414 mil millones de litros, sería de unos 45.000 km2, lo que corresponde al 0,5 por ciento de la superficie del Sahara.
1 Término anglosajón con el que se define el proceso por el que surge una empresa desde otra entidad ya existente. Con el paso del tiempo, la nueva compañía se -separa- de la firma que actuó como incubadora, adquiriendo independencia jurídica, técnica y comercial, de acuerdo con información de la página economipedia.com.
