Tendencias Científicas
El Sol fotografiado por el Atmospheric Imaging Assembly (AIA 304) del Solar Dynamics Observatory (SDO) de la NASA. Imagen: NASA. Fuente: Wikipedia.
Con la primera producción de combustible de avión de origen"solar", el proyecto SOLAR-JET, financiado por la UE, ha probado con éxito toda la cadena de producción de queroseno renovable que se obtiene directamente de luz solar, agua y dióxido de carbono (CO2), y que tiene el potencial de revolucionar el futuro de la aviación.
Este proceso también tiene el potencial de producir cualquier otro tipo de combustible para aplicaciones de transporte, tales como diésel, gasolina o hidrógeno puro, de una manera más sostenible.
Varias organizaciones de investigación importantes del mundo académico y de la industria han explorado una vía termoquímica impulsada por energía solar concentrada. Mediante una nueva tecnología de reactor solar, han producido combustibles de hidrocarburos líquidos adecuados para un transporte más sostenible.
"El aumento de los problemas ambientales y de seguridad del abastecimiento están llevando al sector de la aviación a buscar combustibles alternativos que se puedan utilizar de forma intercambiable con los combustibles actuales", afirma Andreas Sizmann, coordinador del proyecto en el instituto de investigación alemán Bauhaus Luftfahrt.. "Con esta primera prueba del queroseno "solar", el proyecto SOLAR- JET ha dado un paso importante hacia combustibles verdaderamente sostenibles con materias primas prácticamente ilimitadas en el futuro."
El proyecto muestra una innovadora tecnología de procesado, utilizando luz solar concentrada para convertir el dióxido de carbono y el agua en un denominado gas de síntesis (syngas). El gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, se convierte finalmente en queroseno mediante el uso de la tecnología Fischer-Tropsch.
Mayor transferencia de calor
"La tecnología de reactor solar proporciona una mayor transferencia de calor radiante y reacciones cinéticas rápidas, que son cruciales para maximizar la eficiencia de la conversión de la energía solar en combustible", explica el profesor Aldo Steinfeld, que dirige la investigación fundamental y el desarrollo del reactor solar en la ETH Zürich (Escuela Politécnica Federal de Zúrich), en la nota de prensa de esta última.
Aunque el ciclo redox con energía solar para la producción de gas de síntesis se encuentra todavía en una etapa temprana de desarrollo, la transformación de gas de síntesis en queroseno ya está siendo aplicada por las empresas, entre ellas Shell, a escala global. Este enfoque combinado tiene el potencial de proporcionar un suministro seguro, sostenible y escalable de combustible renovable para la aviación y más en general para aplicaciones de transporte. Por otra parte, el queroseno obtenido por Fischer- Tropsch ya está aprobado para la aviación comercial.
"Esta es en potencia una muy interesante vía para obtener combustibles de hidrocarburos líquidos utilizando energía solar concentrada", señala el profesor Hans Geerlings, de Shell. "A pesar de que los pasos individuales del proceso habían sido probados anteriormente a varias escalas, no se había hecho nada para integrar el sistema de principio a fin. Esperamos con interés trabajar con los socios del proyecto para impulsar la investigación y el desarrollo en la próxima fase del mismo."
SOLAR- JET (Prueba de un reactor químico Solar y Optimización de la disponibilidad a Largo plazo de combustible Renovable JET) se puso en marcha en junio de 2011 y está recibiendo apoyo financiero de la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco, para una duración de cuatro años.
En un primer paso, se ha demostrado la viabilidad técnica de la producción de queroseno solar. En la siguiente fase del proyecto , los socios optimizarán el reactor solar y evaluarán el potencial técnico-económico de la aplicación a escala industrial. Los resultados de SOLAR- JET pondrán a Europa a la vanguardia de la investigación , la innovación y la producción de combustibles sostenibles directamente a partir de energía solar concentrada.
Este proceso también tiene el potencial de producir cualquier otro tipo de combustible para aplicaciones de transporte, tales como diésel, gasolina o hidrógeno puro, de una manera más sostenible.
Varias organizaciones de investigación importantes del mundo académico y de la industria han explorado una vía termoquímica impulsada por energía solar concentrada. Mediante una nueva tecnología de reactor solar, han producido combustibles de hidrocarburos líquidos adecuados para un transporte más sostenible.
"El aumento de los problemas ambientales y de seguridad del abastecimiento están llevando al sector de la aviación a buscar combustibles alternativos que se puedan utilizar de forma intercambiable con los combustibles actuales", afirma Andreas Sizmann, coordinador del proyecto en el instituto de investigación alemán Bauhaus Luftfahrt.. "Con esta primera prueba del queroseno "solar", el proyecto SOLAR- JET ha dado un paso importante hacia combustibles verdaderamente sostenibles con materias primas prácticamente ilimitadas en el futuro."
El proyecto muestra una innovadora tecnología de procesado, utilizando luz solar concentrada para convertir el dióxido de carbono y el agua en un denominado gas de síntesis (syngas). El gas de síntesis, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono, se convierte finalmente en queroseno mediante el uso de la tecnología Fischer-Tropsch.
Mayor transferencia de calor
"La tecnología de reactor solar proporciona una mayor transferencia de calor radiante y reacciones cinéticas rápidas, que son cruciales para maximizar la eficiencia de la conversión de la energía solar en combustible", explica el profesor Aldo Steinfeld, que dirige la investigación fundamental y el desarrollo del reactor solar en la ETH Zürich (Escuela Politécnica Federal de Zúrich), en la nota de prensa de esta última.
Aunque el ciclo redox con energía solar para la producción de gas de síntesis se encuentra todavía en una etapa temprana de desarrollo, la transformación de gas de síntesis en queroseno ya está siendo aplicada por las empresas, entre ellas Shell, a escala global. Este enfoque combinado tiene el potencial de proporcionar un suministro seguro, sostenible y escalable de combustible renovable para la aviación y más en general para aplicaciones de transporte. Por otra parte, el queroseno obtenido por Fischer- Tropsch ya está aprobado para la aviación comercial.
"Esta es en potencia una muy interesante vía para obtener combustibles de hidrocarburos líquidos utilizando energía solar concentrada", señala el profesor Hans Geerlings, de Shell. "A pesar de que los pasos individuales del proceso habían sido probados anteriormente a varias escalas, no se había hecho nada para integrar el sistema de principio a fin. Esperamos con interés trabajar con los socios del proyecto para impulsar la investigación y el desarrollo en la próxima fase del mismo."
SOLAR- JET (Prueba de un reactor químico Solar y Optimización de la disponibilidad a Largo plazo de combustible Renovable JET) se puso en marcha en junio de 2011 y está recibiendo apoyo financiero de la Unión Europea dentro del 7º Programa Marco, para una duración de cuatro años.
En un primer paso, se ha demostrado la viabilidad técnica de la producción de queroseno solar. En la siguiente fase del proyecto , los socios optimizarán el reactor solar y evaluarán el potencial técnico-económico de la aplicación a escala industrial. Los resultados de SOLAR- JET pondrán a Europa a la vanguardia de la investigación , la innovación y la producción de combustibles sostenibles directamente a partir de energía solar concentrada.
Representación artística del funcionamiento del queroseno solar. Fuente: SOLAR-JET.
También combustible a partir de fotosíntesis artificial
Otro estudio reciente, realizado en el Lawrence Berkeley National Laboratory (Universidad de California, EE.UU.), ha mostrado las posibilidades de conseguir un combustible de hidrógeno a partir de una fotosíntesis artificial.
Casi el 90 por ciento de los electrones generados por un material híbrido diseñado para almacenar energía solar en hidrógeno se almacenan en las moléculas de hidrógeno objetivo.
El grupo de investigación ha desarrollado un material que actúa como fotocátodo para catalizar la producción de combustible de hidrógeno a partir de luz solar.
Este material, un híbrido formado a partir de la interconexión del semiconductor fosfuro de galio con un catalizador de cobaloxima productor de hidrógeno molecular, tiene el potencial de abordar a uno de los mayores desafíos en el uso de la fotosíntesis artificial para producir combustibles solares renovables.
"El problema de la energía renovable es en realidad un problema de almacenamiento", explica el químico Gary Moore en la nota de prensa del Berkeley Lab. "Hemos demostrado que nuestro enfoque de acoplamiento de la absorción de luz visible con la producción de hidrógeno en un material único pone a los electrones fotoexcitados donde necesitamos que estén, almacenados en los enlaces químicos " .
Otro estudio reciente, realizado en el Lawrence Berkeley National Laboratory (Universidad de California, EE.UU.), ha mostrado las posibilidades de conseguir un combustible de hidrógeno a partir de una fotosíntesis artificial.
Casi el 90 por ciento de los electrones generados por un material híbrido diseñado para almacenar energía solar en hidrógeno se almacenan en las moléculas de hidrógeno objetivo.
El grupo de investigación ha desarrollado un material que actúa como fotocátodo para catalizar la producción de combustible de hidrógeno a partir de luz solar.
Este material, un híbrido formado a partir de la interconexión del semiconductor fosfuro de galio con un catalizador de cobaloxima productor de hidrógeno molecular, tiene el potencial de abordar a uno de los mayores desafíos en el uso de la fotosíntesis artificial para producir combustibles solares renovables.
"El problema de la energía renovable es en realidad un problema de almacenamiento", explica el químico Gary Moore en la nota de prensa del Berkeley Lab. "Hemos demostrado que nuestro enfoque de acoplamiento de la absorción de luz visible con la producción de hidrógeno en un material único pone a los electrones fotoexcitados donde necesitamos que estén, almacenados en los enlaces químicos " .
Referencia bibliográfica:
Alexandra Krawicz, Diana Cedeno, Gary F. Moore. Energetics and Efficiency Analysis of a Cobaloxime-Modified Semiconductor at Simulated Air Mass 1.5 Illumination. Physical Chemistry Chemical Physics (2014). DOI: 10.1039/C4CP00495G
Alexandra Krawicz, Diana Cedeno, Gary F. Moore. Energetics and Efficiency Analysis of a Cobaloxime-Modified Semiconductor at Simulated Air Mass 1.5 Illumination. Physical Chemistry Chemical Physics (2014). DOI: 10.1039/C4CP00495G
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