Bahan bakar jet dari sinar matahari dan udara dapat mendekarbonisasi industri penerbangan |  Riset
All

Bahan bakar jet dari sinar matahari dan udara dapat mendekarbonisasi industri penerbangan | Riset

Peneliti Swiss telah mengubah sinar matahari dan udara menjadi bahan bakar di kilang atap – yang pertama dari jenisnya. Mereka memperkirakan bahwa menutupi area yang sedikit lebih besar dari Swiss dalam versi yang lebih besar dari pembangkit listrik tenaga surya mereka dapat memenuhi permintaan global untuk bahan bakar penerbangan.

‘Tujuan kami adalah memproduksi bahan bakar netral karbon untuk transportasi, khususnya sektor penerbangan, karena itu mungkin yang paling sulit untuk didekarbonisasi,’ kata pemimpin tim Aldo Steinfeld dari ETH Zurich.

Pengaturan mereka mengekstrak air dan karbon dioksida dari udara, yang direduksi menjadi karbon monoksida dan hidrogen menggunakan tenaga surya dan kemudian diproses menjadi bahan bakar. Pertama, air dan karbon dioksida ditangkap menggunakan sorben yang difungsikan dengan amina dari Climeworks, sebuah perusahaan spin-out dari lab Steinfeld. Gas kemudian dimasukkan ke salah satu dari dua reaktor redoks surya.

Piring parabola dan reflektor memusatkan sinar matahari dengan faktor 3000, mengarahkannya ke salah satu reaktor ini. Ini secara termal mengurangi bahan redoks, serium oksida, dan mengeluarkan oksigen. Ceria yang tereduksi kemudian dioksidasi ulang ketika karbon dioksida dan air memasuki ruangan, masing-masing menghasilkan karbon monoksida dan hidrogen.

Sedangkan giliran reaktor lainnya untuk menerima sinar matahari pekat. Karena hanya tahap reduksi yang bersifat endotermik dan membutuhkan radiasi matahari – membutuhkan sekitar 1500 °C dan 10mbar – dua reaktor dapat berjalan secara paralel. ‘Sementara satu reaktor melakukan reduksi dengan energi matahari, reaktor kedua melakukan oksidasi dengan air dan CO2,’ jelas Steinfeld. ‘Kami menerapkan perubahan suhu dan tekanan untuk memaksimalkan kapasitas pertukaran oksigen [cerium oxide], dan dengan demikian hasil bahan bakar per siklus.’

Akhirnya, campuran syngas hidrogen dan karbon monoksida diproses menjadi metanol menggunakan katalis komersial (Cu–ZnO–Al2HAI3) pada 230 °C dan 50bar. Biasanya, pada hari yang cerah di Swiss, kilang mini menghasilkan 100 liter syngas, yang dapat diproses menjadi sekitar 50 ml metanol murni. Namun syngas juga dapat diubah menjadi bahan bakar hidrokarbon cair seperti minyak tanah.

Foto yang menunjukkan piring parabola besar yang dilapisi dengan cermin keperakan.  Sistem ini duduk di atap perkotaan, sejumlah bangunan periode besar dapat dilihat di latar belakang.  Ini hari yang cerah dengan langit biru cerah.

‘Penangkapan udara langsung [of carbon dioxide] sedang dalam fase komersial awal , dan masih menjalani banyak transisi teknologi yang cepat,’ komentar insinyur kimia John Cirucci di Arizona State University, AS, yang telah mengerjakan sistem tersebut. Climeworks, salah satu dari beberapa perusahaan di area ini, mengaktifkan pabrik pertamanya pada tahun 2017 dengan pabrik skala besar di Islandia yang mulai online September ini.

‘Bagian teknologi paling inovatif dari apa yang dijelaskan dalam ini [study] adalah proses kimia panas matahari,’ kata Cirucci. Langkah ini juga paling potensial untuk perbaikan, tambahnya. Misalnya, ceria dihargai karena stabilitasnya, tetapi bahan redoks yang sebanding mungkin beroperasi pada suhu yang lebih rendah.

Membuat perubahan terjadi

Tim Steinfeld memilih untuk membuat kilang bahan bakar jet karena perjalanan udara melepaskan lebih banyak karbon dioksida per kilometer daripada moda transportasi lainnya. ‘Sementara sektor-sektor lain melakukan pengurangan besar-besaran, [or] menstabilkan atau menstabilkan emisi mereka, emisi penerbangan tumbuh pada tingkat yang eksponensial, karena semakin banyak orang yang terbang lebih sering,’ kata Nikita Pavlenko, peneliti senior dengan tim bahan bakar di Dewan Internasional untuk Transportasi Bersih.

‘Banyak emisi penerbangan didorong oleh sekelompok kecil orang kaya yang sering terbang,’ tambah Pavlenko. ‘Penerbangan adalah salah satu sektor yang paling siap untuk membayar perubahan teknologi dan pengurangan emisinya sendiri.’

Pada saat bahan bakar solar jet mencapai 10 sampai 15% dari volume bahan bakar, kita harus melihat biaya minyak tanah solar mendekati biaya minyak tanah fosil.

Aldo Steinfeld, ETH Zurich

Tim Steinfeld mengusulkan sistem kuota untuk memaksa maskapai dan bandara membeli bahan bakar terbarukan. ‘Ini akan dimulai dari yang kecil, seperti 0,1%,’ catat Steinfeld, yang akan berdampak minimal pada biaya penerbangan. Tapi kuota akan naik setiap tahun, merangsang investasi. ‘Pada saat solar jet bahan bakar mencapai 10 sampai 15% dari volume bahan bakar, kita harus melihat biaya untuk solar minyak tanah mendekati minyak tanah fosil,’ katanya.

Para ilmuwan Swiss membayangkan sebuah pabrik skala komersial dengan 10 menara surya, yang ditenagai oleh bidang reflektor, untuk menghasilkan 95.000 liter minyak tanah per hari . Ini cukup untuk mengisi bahan bakar Airbus A350 yang membawa 325 penumpang dari London ke New York dan kembali lagi.

Untuk memenuhi permintaan minyak tanah dunia – sekitar 414 miliar liter per tahun – dibutuhkan pembangkit listrik tenaga surya yang cukup untuk menempuh jarak 45.000 km2, mereka menghitung. Ini sama dengan sekitar 0,5% dari luas Gurun Sahara di mana tanaman tersebut dapat berjalan di bawah kondisi sinar matahari yang optimal.

Posted By : data pengeluaran hk