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Kohlendioxid in Kraftstoff verwandeln
Könnte konzentrierte Sonnenenergie verwendet werden, um die Verbrennung umzukehren und Kohlendioxid wieder in Benzin umzuwandeln? Das ist, was Wissenschaftler an Sandia National Laboratories , in Albuquerque, NM, wollen dies herausfinden, indem sie einen neuartigen Reaktor bauen, der Kohlendioxid chemisch reaktivieren kann.
Sonnenkraft: Den letzten Schliff an einem riesigen Sonnenkollektor geben, den Forscher der Sandia National Laboratories verwenden werden, um einen neuartigen Reaktor anzutreiben, der Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid produzieren kann. Das Kohlenmonoxid kann dann zur Herstellung flüssiger Kraftstoffe verwendet werden.
Das Gerät verwendet eine zweistufige thermochemische Reaktion, um Kohlendioxid zu zersetzen, um Kohlenmonoxid zu produzieren, sagt Nathan Siegel, ein leitender Mitarbeiter des technischen Personals bei Sandias Solar Technologies Department und einer der Forscher, die die Technologie entwickeln. Kohlendioxid ist ein Verbrennungsprodukt, also kehren wir die Verbrennung um, sagt er. Das Kohlenmonoxid kann dann ohne weiteres zur Herstellung einer Reihe verschiedener Kraftstoffe, einschließlich Wasserstoff, Methanol und Benzin, unter Verwendung herkömmlicher Technologien verwendet werden.
Im Sandia-Reaktor, erfunden von Sandia-Forscher Rich Diver, befindet sich ein Ring aus einem Kobalt-Ferrit-Keramikmaterial, das im Wesentlichen aus Eisenoxid und Kobalt besteht. Ein parabolischer Solarkonzentrator lenkt Sonnenlicht auf die Keramik, erhitzt diese auf rund 1.500 °C und lässt sie Sauerstoff abgeben.
Während sich der Ring kontinuierlich dreht, gelangt das reduzierte Material in eine zweite, separate Kammer, die Kohlendioxid enthält. Nachdem sie ihren Sauerstoff abgegeben hat, reagiert die Keramik mit dem Kohlendioxid und stiehlt ihr Sauerstoffatome. Das Ergebnis ist die Produktion von Kohlenmonoxid. Der Prozess ist kontinuierlich, so dass die oxidierte Keramik wieder in die Solarkammer gelangt und dort wieder reduziert wird. Es funktioniert entweder mit Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid oder mit Wasser zu Wasserstoff, sagt Siegel.
Das ist zumindest die Theorie. Die Sandia-Gruppe hat Proof-of-Principle-Demonstrationen verschiedener Stadien des Geräts durchgeführt, muss jedoch noch zeigen, dass sie alle zusammenarbeiten. Das Team baut einen Prototyp, der im späten Frühjahr zum Testen bereit sein wird. Es ist zu 95 Prozent gebaut, sagt Siegel.
Die Kobalt-Ferrit-Keramik wurde ursprünglich in Japan entwickelt und ist einfach herzustellen. Um seine Wirkung zu maximieren, ist das Material zu einer Matrix aus sich kreuzenden Stäben mit einem Durchmesser von einem Millimeter aufgebaut. Dies hat den Effekt, dass eine große Oberfläche erzeugt wird, mit der mit dem Kohlendioxid reagiert wird.
Bis zum nächsten Juni erwarten die Forscher, dass die Leistung des Reaktors kartiert ist, und wenn es so gut läuft, wie sie es erwarten, könnte innerhalb von fünf Jahren eine praxistaugliche Version verfügbar sein.
Derzeit prüfen wir, Kohlendioxid aus industriellen Quellen zu gewinnen, sagt Siegel. Das eigentliche Potenzial besteht jedoch darin, Kohlendioxidemissionen abzufangen und als Kraftstoff wiederzuverwenden. Wir suchen auch nach Möglichkeiten, Kohlendioxid aus der Luft zu ziehen, sagt er. Dadurch könnte der Reaktor überall montiert werden, saugt das atmosphärische Treibhausgas auf und verwandelt es in Treibstoff. Dies befinde sich jedoch in einem viel früheren Entwicklungsstadium, betont Siegel.
Trotz des enormen Potenzials gebe es derzeit nur wenig Forschung, um Möglichkeiten zur Nutzung der Sonnenenergie zur Erzeugung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid zu finden, sagt Siegel. Diese Technologie befasst sich jedoch direkt mit zwei Problemen: Kohlendioxid sinnvoll zu nutzen und einen Weg zu finden, das Beste aus der sporadischen Natur der Sonnenenergie zu machen. Es bietet eine Möglichkeit, diese Sonnenenergie zu speichern und zu verwenden, wann immer Sie möchten, sagt er.
Das ist ausgezeichnete Arbeit und im Prinzip wissenschaftlich durchaus möglich, sagt Christian Sattler , des Instituts für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, in Köln. Die Frage ist, mit welcher Effizienz? er sagt. Wie viel Energie wird benötigt, um diese Reduktion durchzuführen? Effizienter kann es sein, die Sonnenenergie zur direkten Stromerzeugung zu nutzen.