Producción eficiente de combustibles a partir de aire y energía solar

La nueva versión de una tecnología para elaborar combustibles líquidos a partir de aire y energía solar alcanza un nivel de eficiencia que hace factible su comercialización.

Estos combustibles son neutros en carbono porque durante su combustión solo liberan tanto dióxido de carbono (CO2) como el que se extrajo del aire para su elaboración.

La tecnología la han desarrollado durante los últimos años unos ingenieros del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH). En 2019, demostraron el proceso entero en condiciones reales por vez primera, en pleno centro de Zúrich, en el tejado de un laboratorio del ETH.

Climeworks y Synhelion, dos empresas nuevas, impulsadas por el ETH, están perfeccionando la tecnología y ocupándose de su comercialización.

En el corazón del proceso de producción está un reactor solar que se expone a la luz solar concentrada suministrada por un espejo parabólico y alcanza temperaturas de hasta 1.500 grados centígrados. En el interior de este reactor, que contiene una estructura cerámica porosa de óxido de cerio, tiene lugar un ciclo termoquímico de descomposición del agua y del CO2 capturado previamente del aire. El producto es lo que se conoce como gas de síntesis o sintegás (syngas en inglés), una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, que puede transformarse posteriormente en combustibles de hidrocarburos líquidos como el queroseno (combustible de aviación).

Ahora, un equipo encabezado por Sebastian Sas Brunser, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, ha desarrollado una novedosa metodología de impresión 3D que permite fabricar estructuras cerámicas porosas con geometrías de poros complejas para transportar la radiación solar de forma más eficiente al interior del reactor.

El reflector parabólico de seguimiento solar suministra luz solar concentrada a un reactor solar (visible a través del reflector secundario) que convierte el agua y el CO2 extraído del aire en gas de síntesis, que a su vez se procesa para obtener combustibles como el queroseno. (Foto: ETH Zurich / Alessandro Della Bella)

El nuevo diseño de esas estructuras hace posible la absorción de la radiación solar concentrada incidente en todo el volumen. Esto, a su vez, garantiza que toda la estructura porosa alcance la temperatura de reacción de 1.500 grados centígrados, potenciando la producción de combustible.

Los investigadores han constatado que sus nuevas estructuras pueden producir el doble de combustible que las estructuras antiguas cuando se someten a la misma radiación solar concentrada.

Sebastian Sas Brunser y sus colegas exponen los detalles técnicos de las últimas innovaciones del sistema en la revista académica Advanced Materials Interfaces, bajo el título “Solar-​driven redox splitting of CO2 using 3D-​printed hierarchically channelled ceria structures”. (Fuente: NCYT de Amazings)