Menyelamatkan iklim dengan bahan bakar solar
Energy

Menyelamatkan iklim dengan bahan bakar solar


Pada tahun 2030, pengecer Lidl Swiss akan beralih dari gas alam fosil ke gas terbarukan cair untuk mengoperasikan truknya. Kredit: Lidl Schweiz

Analisis mobilitas menunjukkan: Hanya sebagian kecil dari semua kendaraan yang bertanggung jawab atas sebagian besar kilometer yang ditempuh. Kita berbicara terutama tentang truk jarak jauh yang mengangkut barang ke seluruh Eropa. Jika ini terus didorong dengan energi fosil, hampir tidak mungkin untuk mengurangi CO . secara memadai2 emisi dalam lalu lintas jalan. Bahan bakar sintetis dapat memberikan kontribusi yang signifikan untuk aplikasi tersebut.

Dengan mobilitas listrik, mobilitas hidrogen, dan bahan bakar sintetis, demonstran mobilitas masa depan Empa, “bergerak”, sedang menyelidiki tiga jalur untuk CO2 pengurangan lalu lintas jalan dengan latar belakang sistem energi yang berubah dengan cepat. “Semua konsep ini memiliki kelebihan dan kekurangan dalam hal energi, operasi, dan ekonomi. Untuk menggunakannya dengan cara yang cerdas, kita memerlukan pemahaman yang lebih dalam tentang sistem secara keseluruhan,” kata Christian Bach, Kepala lab Teknologi Otomotif Powertrain Empa. “Bersama dengan mitra ‘move’ kami, kami bekerja untuk mengembangkan pengetahuan yang dapat dipraktikkan.”

Proyek terbaru berfokus pada produksi metana sintetis dari hidrogen dan CO2– yang disebut metanisasi. Bahan bakar tersebut, yang diproduksi secara sintetis dengan energi terbarukan—disebut synfuel atau syngas—, dapat diangkut melalui rute konvensional dan tersedia melalui infrastruktur yang ada. Hal ini menarik bagi Swiss maupun secara global, karena membuka potensi energi terbarukan yang sangat besar.

Proses metanisasi dikembangkan di Empa

Proses kimia dasar metanisasi telah dikenal selama lebih dari 100 tahun sebagai reaksi Sabatier. Dalam “bergerak”, proses lain yang dikembangkan lebih lanjut di Empa akan digunakan: yang disebut metanisasi yang ditingkatkan penyerapan. Peneliti Empa berharap bahwa konsep rekayasa proses baru ini akan mengarah pada kontrol proses yang lebih sederhana, efisiensi yang lebih tinggi, dan kesesuaian yang lebih baik untuk operasi dinamis.

Metanaisasi bekerja sebagai berikut: Metana (CH4) dan air (H2O) diproduksi oleh konversi katalitik dari karbon dioksida (CO2) dan hidrogen (H2). Air menyebabkan masalah dengan proses konvensional, namun: Untuk menghilangkannya, tahap metanisasi serial biasanya diperlukan—dengan area kondensasi di antaranya. Karena suhu reaksi yang tinggi, sebagian air diubah kembali menjadi hidrogen oleh apa yang disebut reaksi pergeseran air-gas. Produk gas dari reaksi metanisasi dengan demikian mengandung beberapa persen hidrogen, yang mencegah pengumpanan langsung ke dalam jaringan gas; hidrogen harus dihilangkan terlebih dahulu.

Karbon dioksida dan air dari udara

Karbon dioksida untuk metanisasi serta air untuk produksi hidrogen diambil langsung dari atmosfer dengan CO2 kolektor dari Climeworks spin-off ETH. Sistem menyedot udara ambien dan CO2 molekul tetap melekat pada filter. Menggunakan panas—sekitar 100 °C—CO2 molekul dapat dilepaskan dari filter. Peneliti Empa melihat potensi lebih lanjut untuk pengoptimalan dalam panas yang dibutuhkan untuk CO . ini2 desorpsi. “Baik produksi hidrogen dan metanisasi terus menghasilkan limbah panas,” kata Bach. “Melalui manajemen panas yang cerdas, kami ingin memenuhi kebutuhan panas CO2 kolektor sebanyak mungkin dengan limbah panas ini.” Selain CO2, pabrik Climeworks juga mengekstrak air dari udara sekitar, yang digunakan untuk produksi hidrogen dalam perangkat elektrolisis. Ini berarti bahwa tanaman seperti itu juga dapat ditemukan di daerah tanpa pasokan air, misalnya di gurun (lihat kotak).

Selain pengetahuan baru tentang aspek teknis dan energik, wawasan tentang efisiensi ekonomi metana sintetis adalah salah satu tujuan utama proyek. “Untuk memastikan perspektif holistik ini, konsorsium proyek terdiri dari mitra yang mencakup seluruh rantai nilai—dari peneliti Empa hingga pemasok energi, operator stasiun pengisian dan armada serta mitra industri di sektor teknologi dan pabrik,” kata Brigitte Buchmann, anggota Dewan Direksi Empa dan kepala strategis “bergerak.” Proyek ini didukung oleh Canton of Zurich, Dewan ETH, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Swiss, Glattwerk, Armasuisse dan Swisspower.

Saat ini, tim Christian Bach sedang berkonsentrasi pada penyelidikan adsorpsi air pada bahan berpori dan kontrol proses reaksi katalitik. Pembangunan pabrik direncanakan pada pertengahan 2021. “Sekitar setahun kemudian, kami ingin mengisi bahan bakar kendaraan pertama,” kata Buchmann, “dengan metana dari energi matahari.”

Bahan bakar sintetis dari gurun?

Saat mengubah sistem energi kita menjadi sumber terbarukan, ada tantangan besar: Sumber terbarukan seperti matahari atau angin tidak selalu tersedia di mana-mana. Di musim dingin kita memiliki terlalu sedikit energi terbarukan, di musim panas ada terlalu banyak—di belahan bumi utara. Di belahan bumi selatan sebaliknya. Tetapi ada juga daerah-daerah dengan sinar matahari yang hampir terus-menerus—yang disebut sabuk matahari, di mana gurun-gurun besar di Bumi berada. “Dari perspektif global, kita tidak memiliki terlalu sedikit energi terbarukan di seluruh dunia, tetapi “hanya” masalah transportasi energi,” kata Christian Bach. Pembawa energi sintetis dapat membantu memecahkan masalah ini.

Pabrik yang lebih kecil di Swiss dapat memberikan kontribusi yang berharga bagi sistem energi nasional dengan memanfaatkan kelebihan listrik musim panas dan menghubungkan berbagai sektor energi. Namun, tanaman besar dapat memanfaatkan potensi penuh mereka di atas semua di sabuk matahari Bumi. Hal ini diilustrasikan dengan perhitungan sederhana: Untuk memenuhi kebutuhan energi Swiss selama musim dingin yang tidak tercakup oleh tenaga air serta semua lalu lintas domestik jarak jauh secara eksklusif dengan sumber energi sintetis (impor), pembangkit listrik tenaga surya akan diperlukan di padang pasir dengan luas kurang lebih 700 km2; yaitu 27 x 27 km atau dengan kata lain 0,008% dari luas Sahara. Air dan CO2 yang dibutuhkan untuk produksi dapat diekstraksi secara lokal dari atmosfer. “Mekanisme perdagangan yang ada, infrastruktur transportasi, standar dan keahlian dapat digunakan lebih lanjut,” kata Bach. Jadi bisakah tanaman yang di “pindah” segera menjadi model untuk pabrik gigawatt di padang pasir?


Pengurangan karbon dioksida terkait dengan produksi energi hidrogen


Informasi lebih lanjut:
Signifikansi Metana Sintetis untuk Penyimpanan Energi dan Pengurangan CO2 di Sektor Mobilitas; 21. Simposium Internasional Stuttgarter. Prosiding. Springer Vieweg, Wiesbaden (2021). doi.org/10.1007/978-3-658-33521-2_6

Disediakan oleh Laboratorium Federal Swiss untuk Ilmu dan Teknologi Material

Kutipan: Menyelamatkan iklim dengan bahan bakar solar (2021, 8 Juni) diambil 8 Juni 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-06-climate-solar-fuel.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK