Carburante da aria, sole e acqua: non è più fantascienza

05 Novembre 2021 98

La COP26 è ormai entrata nel vivo e non passa giorno che non si senta parlare di nuovi programmi di decarbonizzazione e produzione d'energia tramite fonti rinnovabili, ma c'è qualcuno che crede ancora nell'importanza dei carburanti e ha creato un rivoluzionario sistema che usa soltanto aria, acqua e sole per creare un composto sintetico a "impatto zero".

A sviluppare questo curioso reattore solare un gruppo di ingegneri dell'ETH Zurich, certi di poter contenere le dimensioni e pensare d'installarli tranquillamente su un tetto. I componenti sono tre: un primo che si occupa di catturare l'aria, un riduttore solare e un'unità capace di trasformare il gas ottenuto dalle varie operazioni in liquido. Ecco i processi chimici necessari per raggiungere l'obiettivo.

Dall'aria si estraggono CO2 e H2O, componenti (purtroppo per il primo) abbondanti e largamente a disposizione. Questi, una volta separati vengono convogliati verso il concentratore a parabola, dove gli specchi permettono di focalizzare le radiazioni all'interno del piccolo reattore, fino a raggiungere i 1.500 °C. Al suo interno troviamo dell'Ossido di cerio (CeO2) che, ad alte temperature, si riduce rilasciando ossigeno (O2); successivamente vengono immessi nel reattore la CO2 e H2O precedentemente estratti, producendo così del Syngas (H2 + CO). L'ultimo passo è svolto dal terzo componente di questo sistema, quello che trasforma il gas in carburante liquido come kerosene o metanolo.

L'impronta non è quindi green al cento per cento: non appena questo liquido viene utilizzato la CO2 viene emessa normalmente, ma il bilancio è zero visto che è stata prelevata dall'atmosfera. I ricercatori hanno realizzato un prototipo pilota da 5kW sul tetto di una costruzione e, contando su un'operatività di sette ore continue (naturalmente diurne) il dispositivo è stato in grado di produrre 32 ml di metanolo. Poche gocce che provano l'idea di massima, se si dovesse pensare ad una produzione più consistente allora dovrebbero cambiare completamente le dimensioni.

Il team di ricercatori ha così immaginato un qualcosa simile ad un impianto di energia solare termodinamica, con un campo di specchi capaci di concentrare le radiazioni solari su una torre centrale che contiene il reattore. Se si potesse contare su 10 di queste strutture, ognuna delle quali capace di intercettare 100 MW di radiazione solare, allora si potrebbe arrivare a produrre circa 95.000 litri di kerosene al giorno. Per darvi un'idea, un Boeing 747 consuma circa 63.000 litri di carburante per un volo da Milano a New York, si potrebbe quindi fare un viaggio e mezzo ad impatto zero.

Non ci sono informazioni sui costi di produzione ma, se le rinnovabili stanno infatti esplodendo in tutto il mondo, è perché i costi di produzione si sono abbassati enormemente, tanto da rendere quasi non convenienti (non ancora, purtroppo) i combustibili fossili. Se così non fosse, questo esperimento sarebbe un bellissimo esempio di ingegneria e chimica, non molto di più.


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Commenti

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Vae Victis

Come se un pannello solare avesse efficienza 100% per non servisse energia per produrlo e smaltirlo...

Mattia Alesi

Mi sono perso dove è scritto che lavora 7 ore

axoduss

come se la trasformazione avesse efficienza 100% e non servisse enrgia per il processo...

axoduss

l'impianto da 1GW di potenza che lavora per 7 ore, no?

italba

L'energia che puoi teoricamente ricavare da un combustibile quella è, se lo bruci o lo mandi nelle fuel cell avrai un rendimento diverso ma mai più dei 22 MJ

Alessio Ferri

Ma io non ho considerato la combustione, ma la scissione da cella combustibile.

Repox Ray

Però il mare frizzante sarebbe interessante.

Repox Ray

Prima di dire che l'impatto è zero pccorre quantificare l'impatto del produrre Ossido di Cerio che serve per far funzionare questo reattore.

Alessandro De Filippo

Mollo tre scoregge vabene?

Mattia Alesi

1GWh in realtà

Gianluigi

Tra l'altro, se obbligassimo gli impianti di produzione elettrica che usano fossili e producono co2, vedremmo i costi esplodere. Quelli sarebbero i reali costi dellenergia da fonti fossili e la produzione di rinnovabili aumenterebbe nel giro di pochissimo

flagor

E allora usiamo direttamente le piante per produrre bioetanolo. Ci hanno provato in passato prima che qualcuno(criminale) decidesse che il petrolio fosse l'unica via possibile e che la canapa fosse brutta e cattiva in modo da preferire il Nylon.

Vae Victis

esatto, quindi l'impatto è zero.

Andrea

esatto, errore mio

Norman Tyler

ok quindi tiro fuori dall'aria la CO2 generata dai fossili per trasformarla in carburante che genera CO2....

Heric82

La CO2 non rende le falde acquifere più salate ma più acide secondo la reazione: CO2 + H2O -> H2CO3 (acido performico).

italba

Mi sa che hai messo uno "0" in più... La combustione di 1 kg di metanolo genera 22,7 MJ ossia 6,3 kWh. 35 kW / 6,3 dà 5,5 kg, pari appunto a 7 litri di metanolo

piero

3,14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 41971 69399 37510 58209 74944 59230 78164 06286 20899 86280 34825 34211 70679

più o meno

piero
axoduss

I sistemi CCS (carbon capture and storage) ci sono, il problema è che sono estremamente costosi ed energivori.
Se per farli funzionare usiamo la corrente prodotta da centrali a gas non ha senso

axoduss

Quindi con 7GWh di energia termica si producono solo 95.000l di carburante e zero energia elettrica? Un vero affare

Si, c'è stato un periodo infernale, lo ricordo. :|

pollopopo

certo, era per dire che pre pandemia mi ricordo di peggio

ACTARUS

https://uploads.disquscdn.c...

Il posto è quello che costa meno del circondario. :|

:|

Surak 2.04

Ma dal punto di ricerca tecnico-scientifica, non ho nulla da dire.
Sottolineavo l'eccesso di entusiasmo immotivato.
I soldi (privati o meno) in ricerca vanno sempre bene anche solo se ampliano le conoscenze o anche se , meglio ancora, tirano fuori robe utili in rarissimi casi (sono sempre casi risolti)

Lorenzo Cot

Uno dei tanti progetti che funzionano in laboratorio. Avete scritto che si possono mettere sul tetto di una casa...5kw producono poche gocce quindi è falso... Sinceramente non capisco questo pressappochismo. È un esperimento,non significa che entrerà mai in produzione qualcosa di simile o che diventerà tecnologia per civili, anche considerando le dimensioni e le temperature da raggiungere

konami7

2 giorni fa l'ho fatta a 1,77

R_mzz

Con il 110% l'impianto è gratis e sono gratis anche le batterie.

Lo scambio sul posto puoi sfruttarlo sugli impianti venduti con sconto in fattura del 50%.
Con lo scambio sul posto non servono batterie.

R_mzz

Ok, però il fotovoltaico ha già ricevuto ingiustamente troppe critiche.
Ora milioni di italiani per semplice ignoranza non hanno un impianto fotovoltaico.

Ribadisco che è un investimento che si ripaga in 4 anni.
Il sito "autoconsumo" del GSE è un buon inizio per capire come funziona lo scambio sul posto, però i costi degli impianti sono esagerati (andrebbero aggiornati), non considera lo sconto in fattura e sottostima la produzione.

Per esperienza di posso dire che questo simulatore della produzione è molto più accurato e puoi inserire molti più parametri, i principali sono ovviamente:
potenza, orientamento e inclinazione
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/it/tools.html#PVP

BlackLagoon

lo scambio sul posto non puoi farlo se hai avuto incentivi.. ad es. col 110.

biggggggggggggg

Si ma il problema è che ad oggi il 100% fotovoltaico è impossibile da fare, quindi la centrale a gas rimarrà per sempre.
Non sto dicendo che non va bene il fotovoltaico, o che non bisognerebbe farne di più, sto dicendo che non è possibile contare unicamente su quello.

pollopopo

mi ricordo momenti anche peggiori

R_mzz

Il sito del GSE non considera lo sconto in fattura del 50%, un impianto fotovoltaico costa meno della metà di quanto indicato nelle loro simulazione.
Pertanto l'investimento si recupera in 4 anni.

In ogni caso meglio avere dei pannelli fotovoltaici, sia per il bene del proprio portafoglio, ma anche per far lavorare meno la centrale a gas.

biggggggggggggg

Io ho fatto una simulazione sul portale GSE e danno un guadagno netto in 25, che più o meno è quando li devi cambiare e tempo di ritorno in almeno 7 anni.
Poi importa eccome se la produzione è bassa in alcuni giorni perchè se non hai un backup ti ritrovi senza corrente.
Il punto è che ammesso che questa soluzione funzioni, funziona solo se c'è un infermo di centrale a carbone/gas dietro che entra in funzione quando il solare molla.

Quello che sto dicendo io è che il 100% rinnovabile, dove 100% si intende che il 100% dell'energia consumata dal paese è SOLO solare+eolico è una fantasia.

Gianluigi

Si, ci sono già, ma come dici tu hanno ancora costi molto alti e rese molto basse. Convertono la CO2 e H2O in metanolo o altri liquidi combustibili.
Sono i famosi efuel in fondo.

edd

Avevo condiviso un link, ma l'antispam di Disqus ha deciso che HdBlog è spam!
https://uploads.disquscdn.c...

Mi rivolgo a voi, moderatori del blog, ma fate sul serio o lo fate per ridere? Un vostro articolo sarebbe spam?

R_mzz

Poco è meglio di niente.

Per soddisfare l'intero fabbisogno di energia di un'appartamento è generalmente sufficiente un impianto da 2 kW, cioè 6 pannelli, 10 metri quadri.
Con i gruppi di autoconsumatori del GSE è possibile realizzare un unico impianto condominiale condividendo i risparmi equamente tra i vari condomini.

Non importa se alcuni giorni la produzione è bassa, i conteggi sul risparmio vanno fatti annualmente.
Il GSE rimborsa l'energia prelevata dalla rete come scambio sul posto.

Lo scambio sul posto è rimborsato mediamente 0,12 €/kWh.
Io produco ogni anno circa 9000 kWh con un impianto da 6 kW.

Ipotizziamo 3000 kWh autoconsumati e i restanti scambiati
3000*0,18 + 6000*0,12 =
€1260 risparmiati l'anno

Per stimare la produzione consiglio questo sito:
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/it/tools.html#PVP

R_mzz

C'è lo scambio sul posto del GSE, non servono batterie.
I conteggi per lo scambio sul posto sono annuali, quindi puoi sfruttare in qualsiasi momento l'energia immessa in rete.

Io produco ogni anno circa 9000 kWh con un impianto da 6 kW.

Lo scambio sul posto è rimborsato mediamente 0,12 €/kWh.
Ipotizziamo 3000 kWh autoconsumati e i restanti scambiati:
3000*0,18 + 6000*0,12 =
€1260 risparmiati l'anno

BlackLagoon

in che modo? immagazzinando l'energia in batterie durante il giorno e usandola la sera?

Andrea

La cattura della CO2 avviene già ma, per motivi di natura economica, si attua solo nei grossi impianti/centrali - responsabili del 45% delle emissioni mondiali di CO2 - a carbone/gas naturale e viene poi trasportata sotto forma liquida o solida (il cosiddetto ghiaccio secco) per poi essere confinata nel sottosuolo in giacimenti naturali di metano/olio combustibile esausti oppure più raramente viene immessa artificialmente sotto pressione e lasciata nel sottosuolo nelle fratture di rocce impermeabili, col potenziale problema di rendere le falde acquifere più salate. La CO2 potrebbe essere stoccata anche negli oceani in profondità, ad almeno 3km, solo che dopo tot millenni verrebbe rilasciata in atmosfera per questioni di equilibrio.
L'idea è fare in modo che cattura/trasporto e stoccaggio della CO2 sia un problema dei soli grossi impianti se in questi venga prodotto un qualche vettore energetico come en. elettrica, idrogeno, metanolo (con bassa presenza di C) utili a far funzionare gli impianti più piccoli che quindi nel loro funzionamento emetterebbero una quantità trascurabile di CO2 e quindi non siano un problema.
Il succo del discorso comunque è che estrarre, trasportare e confinare la CO2 ha un costo energetico non da poco perché fondamentalmente per farlo bisogna pressurizzarla e/o averla a basse temperature (ricordo, si trasporta solo in fase liquida o gassosa), ha un costo economico elevato e soprattutto, essendo la tecnologia di confinamento molto giovane, non si ha l'esperienza per dire che confinarla nel sottosuolo (e ancor di più negli oceani) sia una soluzione definitiva.
Per chiudere il cerchio, i trasporti e, in piccola parte, i piccoli impianti, insieme producono il restante 55% delle emissioni di CO2 che, come ben si sa, vengono buttati in atmosfera.

Maurob

Le piante usano l'energia del sole in maniera (credo) molto più efficiente di quanto siamo i grado di farlo noi oggi. E poi sono ovunque, tra foreste e soprattutto oceani....

biggggggggggggg

Per cose del genere, può anche andar bene, per altri no. Io abito in un condominio di 5 piani che avrà 40 famiglie, se anche ricoprissi completamente il tetto fino all'ultimo centimetro con i migliori pannelli sul mercato e in condizioni di massima irradiazione, non arrivi neanche alla metà del fabbisogno, forse arrivi ad un terzo. E nella normalità (pioggia, nuvole, buoi, ecc.) questi numeri calano drasticamente.
E pensa alle città dove il condominio medio ha 10 piani.

Poi ci sono industrie, infrastrutture (ferrovie, ecc.) che necessitano di quantitativi di elettricità mostruosi.

Le rinnovabili in molti casi sono ottime, ma non ci si può fare qualsiasi cosa.
Come d'altronde stanno dimostrando Germania e UK in questi giorni.

rsMkII

Assolutamente! Hai ragione, mi sono espresso in modo incompleto. La mia affermazione era provocatoria, per intendere che per l'utente finale che deve avere una riserva di energia a portata di mano, al momento è ancora imbattibile. Perché? Perché può essere trasportata anche a mano in posti molto remoti, può essere stoccata da chiunque senza particolari accortezze, si trova ovunque. Vuoi prepararti per l'inverno nella tua casetta di campagna? Con calma ti accumuli dei bidoncini di gasolio e sei a posto. Con un sistema di pannelli solari non puoi perché le condizioni atmosferiche sono proibitive, un sistema eolico ha bisogno di dimensioni e manutenzione fuori dalla portata del "fai da te", portarsi batterie è infattibile, e così via. Insomma, con nuove tecnologie e si spera nuove batteria magari si potrà definitivamente salutare il petrolio, ma al momento in alcuni contesti sociali è indiscutibilmente la scelta migliore. Non la più tecnologica, la più pulita, ma di sicuro la più facile, in questo senso. I paesi sviluppati potranno permettersi di adottare strategie più complesse e più efficienti, tutti gli altri no

Alessio Ferri

Facile e comoda no. La tanica di benzina va estratta come petrolio grezzo, stoccata, trasportata, raffinata, trasportata ancora, stoccata, trasportata e infine immessa nella tanica. E' tutto fuorchè comodo. Le cose facile e comode non esistono. Alcune cose sono apparentemente facili e comode mentre dietro c'è un sistema ipercomplicato.

Alessio Ferri

Io ho fatto i conti con il processo inverso, ovvero la riduzione di metanolo in H2O e CO2. Se 0.5 L di metanolo produce 1 kWh, allora per tornare 35 kWh, l'impianto dovrebbe produrre 70L di metanolo, invece produce 0,032L. Quindi 0,032 * 100 / 70 = 3,2 / 70 = 0,045%.

R_mzz

Però molti sottostimano le potenzialità del fotovoltaico installato sulla propria casa.
L'investimento si ripaga in 4 anni.
Bastano 4 pannelli per produrre abbastanza energia per percorrere 12.000 km l'anno con un'elettrica.

Se7ev

10 impianti da 100MW, fanno 1 GW. In pratica una centrale elettrica di medie dimensioni per il carburante di qualche stazione

rsMkII

Non avremo mai una cosa facile e comoda quanto una bella tanica di benza, poco ma sicuro

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