Kolefni úr loftinu á að knýja þotuhreyfla
Koltvísýringur er helsti sökudólgurinn þegar loftslagsbreytingar ber á góma.
Því vinna vísindamenn að því að snúa losuninni á hvolf og hyggjast draga koltvísýringinn úr loftinu á ný.
Og ef það er mögulegt, af hverju ekki að nota CO2 úr loftinu til að framleiða flugvélaeldsneyti í stað þess að reiða sig á jarðefnaeldsneyti?
Kolefni loftsins verður að eldsneyti
Ný tækni nýtir CO2 úr lofti sem hráefni til að framleiða eldsneyti fyrir flugvélar.
Koldíoxíð fangað úr lofti
Loft sem inniheldur CO2 er sogað inn í hólf. Þar fer loftið í gegnum síu úr efnum sem binda CO2– sameindirnar í ferli sem kallast aðsog. Út úr búnaðinum kemur síðan hreint loft.
Hiti losar sameindir
Skynjarar mæla stöðugt CO2-magnið í síunni. Þegar sían bindur ekki fleiri CO2-sameindir er hólfinu lokað og sían hituð í 100 gráður, sem rýfur CO2-tengingarnar. Lofttæmisdæla dælir CO2-gasinu yfir í gashylki.
Rafgreining myndar syngas
Koltvísýringnum er blandað við vatnsgufu og gastegundunum tveimur dælt inn í svokallaða rafgreiningarsellu. Þegar straumi er hleypt á, klofna sameindirnar í sundur. Úr þessu verður til kolsýringur og vetni, svonefnt syngas sem vinna má frekar í flugvélaeldsneyti.
Verkfræðingar hafa nú fundið svarið við þessari spurningu. Svissneska fyrirtækið Climeworks hefur þróað síunarbúnað sem dregur CO2 úr loftinu og geymir gasið í tönkum.
Auk þess hefur þýska fyrirtækið Sunfire byggt vinnslustöð sem umbreytir CO2 og vatnsgufu í svokallað syngas. Það má síðan vinna frekar í allt frá dísel, í tréspíritus yfir í flugvélaeldsneyti laust við jarðefnaolíu.
Síubúnaðurinn virkar þannig að loftið er leitt í gegnum síur sem fanga CO2-sameindirnar.
Þegar síurnar eru mettaðar af koltvísýringi er hólfið innsiglað og hitað upp í 100 gráður. Hitinn losar CO2 frá síunum og lofttæmisdæla sogar síðan gasið inn í tank.
Síubúnaður með 118 einingum sem soga CO2 úr loftinu og dæla hreinu lofti út. Búnaðurinn var tekinn í notkun árið 2017 í Hinwil, Sviss.
Koltvísýringnum úr tankinum er blandað við vatnsgufu í tvískiptri svonefndri rafgreiningarsellu sem er fyllt með CO2 og vatnsgufu öðru megin og venjulegu lofti hinu megin.
Himna skilur efnin að en hleypir þó jónum í gegnum sig.
Utan við himnuna liggur rafrás og þegar straumi er hleypt á hana togast „útblásturinn“ í formi súrefnis frá blöndunni af CO2 og H2O, svo eftir verður CO, kolsýringur og H2 eða vetni.
Kolsýringur og vetni er svokallað syngas sem síðan má fínvinna í kolvetniskeðjur sem eru heppilegar í eldsneytisframleiðslu.
Flugvélar eiga að fljúga á plastrusli
Matarpakkningar, bleyjur, plastglös og annar plastúrgangur endar daglega á ruslahaugum í tonnatali eða er brennt í mengandi brennsluofnum.
Nú hyggjast verkfræðingar í Englandi nota hálfa milljón tonna af viðlíka rusli til að búa til eldsneyti fyrir flugvélar.
Fyrirtækið Altalto áformar að byggja vinnslustöð með nýrri „rusl-í-eldsneyti“ tækni sinni í ensku borginni Immingham.
Eldsneytisstöð vinnur kolefniskeðjur úr umbúðum
Heimilissorpi af plasti, t.d. umbúðum, verður breytt í flugvélaeldsneyti með gufu og kjarnaofnum.
Rusl verður að gasi
Plastrusl inniheldur kolefni og vetni. Til þess að ná efnunum úr ruslinu dæla verkfræðingar vatnsgufu og ildi í gegnum ruslið við háan hita. Þar sem ferli þetta er súrefnissnautt brennur ruslið ekki. Þess í stað losnar um stök atóm og þau mynda nýjar tengingar. Úr þessu koma kolefni og vetni, svokallað syngas.
Gas verður fljótandi hráefni
Syngasið er leitt inn í svonefndan Fischer-Tropsch kjarnaofn. Í honum hvarfast atómin við málma, yfirleitt járn og kóbalt. Efnahvarfið skilur kolsýringssameindirnar að í kolefni og ildi og skilur vetnissameindir að í stök vetnisatóm. Þessu næst tengjast kolefni og vetni saman í langar kolvetniskeðjur. Keðjurnar eru kældar niður með vatni og gasið þéttist niður í fljótandi form.
Úr hráefni í eldsneyti
Vetni er bætt við kolvetnið undir miklum þrýstingi og háum hita. Vetnið klýfur kolefniskeðjurnar sem styttast fyrir vikið. Markmiðið er að keðjurnar verði 8 – 15 kolefnisatóm að lengd, þar sem frostmark þeirra er þá um mínus 50 gráður og suðumark um 175 gráður. Það hentar vel fyrir þann hita sem flugvélar verða fyrir í háloftunum.
Plastið í ruslinu inniheldur kolefnis- og vetnisatóm sem má vinna út þegar vatnsstraumur og súrefni hita ruslið í meira en 700 gráður.
Gasinu úr ruslinu er síðan dælt í gegnum kjarnaofn, þar sem málmar valda því að gasið hvarfast og sundrast í kolefnis-, súrefnis- og vetnisatóm.
Stök atómin tengjast nú saman í langar kolefniskeðjur sem eru kældar niður. Kælingin þéttir gasið í vökva.
Keðjurnar eru tiltölulega langar og það þýðir að suðumark þeirra er of hátt fyrir þotuhreyfla.
Ný vinnslustöð sem getur breytt rusli í flugvélaeldsneyti verður byggð í Immingham, Englandi.
Því er hreinu vetni sprautað inn í vökvann undir háum þrýstingi sem klýfur keðjurnar í styttri hluta.
Þannig fæst vökvi sem helst fljótandi í fimbulkuldanum í háloftunum þar sem þotur fljúga en brennur með eins skilvirkum hætti og mögulegt er.
Fram til þessa er verðið of hátt og örðugt að umbreyta gasi úr rusli í fljótandi eldsneyti en nýja vinnslustöðin nýtir kjarnaofn sem framkvæmir verkið hraðar og ódýrar, vegna þess að hann samanstendur af fleiri og minni leiðslum fyrir bæði gas og kælivökva.
Sólarselluver býr til eldsneyti úr sjónum
CO2 er ekki einungis óæskilegt í lofthjúpnum, þar sem úthöfin taka einnig upp kolefni.
Magn CO2 er allt að 125 sinnum meira í hverjum rúmmetra vatns en í lofti.
Alþjóðlegt teymi vísindamanna hefur nú fundið lausn á því hvernig hægt er að sía CO2 úr sjó og nýta síðan kolefnið til að framleiða flugvélaeldsneyti sem er laust við olíu.
Vísindamenn hyggjast nýta fljótandi sólarselluver sem eru 100 metrar í þvermál til að búa til flugvélaeldsneyti úr sjó.
Orkan í vinnsluna mun koma frá sólarselluverum sem eru 100 metrar í þvermál. Þetta eru eins konar sólarbýli sem fljóta á opnu hafi.
Sólarbýlin nýta þrjár tæknilausnir. Fyrst kljúfa rafgreiningarsellur vatnssameindirnar í sundur og mynda vetni.
Sía skiptir síðan sjónum í basískt og súrt vatn og í súra vatninu er CO2 breytt í gasbólur – eins og í sódavatni – sem eru fangaðar.
Að lokum er vetnið og CO2 leitt í gegnum kjarnaofn, þar sem efnin hvarfast og mynda metanól sem má nýta sem eldsneyti.
Afgangurinn er venjulegt drykkjarhæft vatn, laust við CO2.
Olía úr þörungum á að brenna í þotuhreyflum
Með ljóstillífun umbreyta þörungar ljósi sólar í orku sem síðan er varðveitt í fituefnum sem nefnast lipíð.
Efnin samanstanda m.a. af fitusýrum sem innihalda olíu en hana má nýta til að framleiða flugvélaeldsneyti.
Algeng aðferð við að aðskilja olíuna úr þörungum felst í að þurrka þá og mala og blanda síðan duftinu við metanól og klóróform. Aðferð þessi er þó mjög orkufrek.
Nú hafa vísindamenn við University of Utah fundið upp nýja aðferð.
Kafaðu ofan í vísindi græna flugvélaeldsneytisins
Vísindamenn eru að þróa fjórar nýjar aðferðir til að framleiða grænt flugvélaeldsneyti.
Eldsneyti er hægt að framleiða úr koltvísýringi sem frásogast úr andrúmsloftinu og í þessari grein í Physics Today má lesa um stöðu svokallaðrar neikvæðrar losunar.
Hægt að breyta úrgangi í eldsneyti og er það gert með svokallaðri Fischer-Tropsch myndun – tækni sem lýst er í þessari grein.
Einnig er hægt að nota koltvísýring í sjó til eldsneytisframleiðslu með svokölluðum sólarbýlum. Vísindamenn lýsa hugmyndinni hér.
Að lokum má lesa meira um glænýja tækni sem gerir mögulegt að vinna olíu úr þörungum sem síðan er hægt að nota sem eldsneyti. Vísindamenn frá háskólanum í Utah eru að þróa þessa tækni.
Þörungadufti er skotið inn í hólf undir miklum þrýstingi þar sem duftið mætir jafn kraftmikilli bunu af leysiefninu hexan.
Áreksturinn rífur þörungafrumurnar í sundur og lípíðin bindast hexaninu.
Síðan má ná fitunni út í formi þykkrar svartrar olíu sem má breyta í flugvélaeldsneyti.
