ابتكار ثوري لإنتاج وقود مستدام لطائرات النفاثة باستخدام الطاقة الشمسية

يمكن لمفاعل الوقود الشمسي التجريبي الذي تمّ إنشاؤه خارج مدريد أن ينتج وقودًا للطائرات النفاثة من مكونين بسيطين هما غاز ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام طاقة حرارية يتم الحصول عليها من مكثّف شمسي, ويمكن استخدام الكيروسين الناتج كبديل للوقود الأحفوري. تعتبر الصناعات المتعلّقة بالطيران حالياً مسببة لـ 3% من انبعاثات الغازات الدفيئة والتي تسبب الاحتباس الحراري العالمي, ويعتبر التحوّل نحو الاستدامة في الطيران عامل هام جداً في الحد من التغيّرات المناخية والاحتباس الحراري, ولا تزال عملية التحوّل هذه تسير ببطء في المخابر العلمية فقط.

حتى تمكن باحثون في المعهد الفدرالي السويسري للتنكنولوجيا Swiss Federal Institute of Technology (ETH), في زيورخ, من استخدام ضوء الشمس المركّز للحصول على الطاقة الحرارية اللازمة لتسخين ثاني أوكسيد الكربون والماء وأكسدتهما حرارياً بمساعدة محفّز هو أكسيد السيريوم, لإنتاج غاز “تخليقي” syngas والذي هو خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون بنسب مختلفة, غالبًا ما يحتوي هذا الغاز على بعض ثاني أكسيد الكربون والميثان, ويتم استخدامه بشكل أساسي لإنتاج الأمونيا أو الميثانول وهو قابل للاحتراق ويمكن استخدامه كوقود أو كبديل للبنزين, ثمّ يتم لاحقاً تحويل الغاز الناتج syngas إلى الكيروسين. وللحصول على ضوء الشمس المركز استخدم الباحثون نظام تكثيف مؤلّف من 169 مرآة تقوم بعكس الإشعاع الشمسي وتوجيهه نحو ثقب في المفاعل بطول 16cm, وقد تمّ وضع المفاعل على برج بارتفاع 15m وبزاوية توجيه نحو الأسفل.

يعتبر هذا المفاعل أكبر بنحو 12 مرّة من المفاعل التجريبي المخبري الذي اختبره الباحثون سابقاً في المختبر, كما أنّ المفاعل المخبري الذي يرتفع أقل بـ 2% من جميع النماذج التجريبية الأولية السابقة كان أكثر كفاءة منها وقام بتحويل 4% من الطاقة الحرارية الواردة إليه إلى syngas, وتعتمد كفاءة التحويل هذه على المرايا المستخدمة في عكس وتركيز ضوء الشمس وعملية تحويل الغاز syngas إلى كيروسين.

وبحسب خبراء, تعتبر نسبة الكفاءة 4%  التي تمّ التوصل إليها منخفضة جداً وقد لا تكون مجدية اقتصادياً, لكن من المتوقّع أن يتم رفع هذه النسبة لتصل إلى 15% من خلال تحسين النظام وأخذ متغيرات الإشعاع الشمسي والتظليل الناتج عن الغيوم وغيرها بعين الاعتبار.

للاطلاع على نتائج التجارب الذي قام بها الباحثون يمكنكم عبر الرابط التالي:

A solar tower fuel plant for the thermochemical production of kerosene from H2O and CO2