السفر المحايد كربونيا تحدي كبير.. علماء يصلون لحل باستخدام وقود اصطناعي منتج من الماء والهواء المحيط

السفر بالطائرة دون انبعاث إضافي لثاني أكسيد الكربون – سيكون هذا ممكنًا باستخدام الوقود الاصطناعي المنتج من الماء والهواء المحيط بمساعدة الطاقة المتجددة.

ولكن ستكون هناك حاجة إلى كميات ضخمة، تستخدم عملية الإنتاج الجديدة التي تم تطويرها في إطار مشروع بحث KEROGREEN تقنية البلازما المبتكرة لجعل ذلك ممكنًا، قام شركاء البحث ببناء أول منشأة إنتاج في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT).

تمثل الحركة الجوية المحايدة لثاني أكسيد الكربون تحديًا كبيرًا، يقول البروفيسور بيتر فايفر من معهد KIT لهندسة العمليات الدقيقة: “البطاريات والهيدروجين والحلول الهجينة ليست مناسبة تمامًا ، حيث أن كثافة طاقتها صغيرة جدًا”، وهو أحد المتحدثين الرسميين لمشروع بحث KEROGREEN ، يحتاج الوقود الحيوي إلى مناطق زراعة، وبالتالي، يتنافس مع إنتاج الغذاء والحفاظ على البيئة الطبيعية.”

الكيروسين من الهواء والماء

لتمكين الطيران المحايد لثاني أكسيد الكربون، اكتشف فايفر وشركاء KEROGREEN خيارًا آخر: الكيروسين من الهواء والماء، “عند استخدام الطاقة المتجددة وثاني أكسيد الكربون مباشرة من الغلاف الجوي، لدينا حلقة كربون مغلقة، يمكننا حتى الاستمرار في استخدام البنية التحتية الحالية للتخزين والنقل وتزويد الطائرات بالوقود وتكنولوجيا المحركات”، علاوة على ذلك ، نظرًا لأن الكيروسين الأخضر الاصطناعي لن ينتج عنه أي انبعاثات كبريتية ، فسيتم تقليل انبعاثات السخام وأكسيد النيتروجين .

لإنتاج كميات كافية من الكيروسين ، طور شركاء KEROGREEN عملية قابلة للتطوير تعتمد على تقنية البلازما المبتكرة وتناسب حاوية الشحن، كانت مدة البحث أربع سنوات ونصف، تم تنسيق العمل من قبل المعهد الهولندي لأبحاث الطاقة الأساسية (DIFFER) في أيندهوفن.

تم بناء منشأة بحثية في KIT، التكنولوجيا الآن في مرحلتها الأخيرة من تكامل النظام، تم بالفعل ربط المكونات ببعضها البعض ، بينما وصلت إلى مستويات مختلفة من النضج، يقول فايفر: “تعتبر عملية الإنتاج الجديدة ملائمة جدًا للموارد، حيث لا توجد حاجة إلى موارد نادرة”.

تقنية البلازما المبتكرة لتفكيك ثاني أكسيد الكربون

تتكون العملية من ثلاث خطوات رئيسية: أولاً ، يتم إدخال ثاني أكسيد الكربون من الهواء المحيط إلى مفاعل، حيث يتم فصله إلى أول أكسيد الكربون (CO) والأكسجين عن طريق البلازما الناتجة عن إشعاع الميكروويف. ثم يتم إزالة الأكسجين.

في المفاعل الثاني ، يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى هيدروجين عن طريق تفاعل تحويل غاز الماء، يتم تحويل هذا الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون المتبقي (عندما يشار إليهما باسم غاز التوليف) إلى هيدروكربونات عن طريق تخليق فيشر تروبش في مفاعل ثالث.

يتم فصل الهيدروكربونات الجزيئية العالية التي لا يمكن استخدامها لإنتاج الكيروسين داخليًا. في النهاية، يتم الحصول على المكون الأساسي لوقود الطائرات، يمكن بعد ذلك تنقية هذه المادة الخام إلى كيروسين أو استخدامها لتخزين الطاقة.

مثالي للاستخدام اللامركزي مع الطاقة المتجددة

وفقًا للنتائج التي حصل عليها الباحثون، فإن التسهيلات التي تصل إلى نطاق ميجاواط ستكون ممكنة باستخدام تقنية البلازما الجديدة، ولكن يمكن استخدامه أيضًا في مرافق الإنتاج الصغيرة اللامركزية بحجم الحاوية.

يقول فايفر: “ستكون المرافق المستقبلية معيارية وقابلة للتطوير، ويمكن دمجها في حديقة رياح بحرية أو حديقة شمسية في الصحراء”، “إذا لم تكن هناك رياح أو شمس، فسيتوقف مفاعل البلازما مؤقتًا ويبدأ مرة أخرى عندما تتوفر الطاقة”، سيتم الآن تحليل نتائج المشروع بدقة، يتم استخدام بعضها بالفعل من قبل شركاء الصناعة لتنفيذ خطوات عملية معينة.