Importante marco tecnológico: a produção de combustível de aviação sustentável torna-se mais eficiente
KIT e Sunfire são bem sucedidos no projeto Kopernikus Atualização da tecnologia P2X para a produção de combustíveis neutros em termos de CO2
combustíveis como a parafina podem ser produzidos de uma forma amiga do ambiente a partir deCO2, água e eletricidade verde, utilizando processos de conversão de energia em líquido. Os investigadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) já o demonstraram com instalações em funcionamento real. Os investigadores do projeto Kopernikus P2X associaram agora, pela primeira vez, o processo de co-eletrólise altamente eficiente à síntese de combustível a uma escala industrialmente relevante de 220 quilowatts. O projeto é financiado pelo Ministério Federal da Educação e Investigação (BMBF).
Para atingir os objectivos climáticos, a Europa precisa de alternativas verdes para aplicações difíceis de eletrificar. "O tráfego aéreo, em particular, estará dependente da parafina produzida de forma sustentável num futuro próximo", afirma o Professor Roland Dittmeyer do Instituto de Engenharia de Microprocessos (IMVT) do KIT. "Os combustíveis sintéticos que são produzidos através de processos power-to-liquid comCO2 da atmosfera ou fontes biogénicas, água e eletricidade verde são particularmente adequados". Dittmeyer é o porta-voz do projeto Kopernikus P2X e lidera o trabalho de investigação correspondente no KIT. O projeto atingiu agora um importante marco tecnológico no caminho para o combustível de aviação sustentável: o acoplamento globalmente único da inovadora e altamente eficiente tecnologia de eletrólise de vapor de água/CO2"Co" do parceiro industrial Sunfire numa escala industrialmente relevante (220 kilowatts de potência de eletrólise) diretamente com a síntese.
A co-eletrólise torna a conversão de energia em líquido mais eficiente
A parafina sintética é produzida no Laboratório de Energia do KIT num processo de várias fases em instalações modulares. Em primeiro lugar, o gás de síntese - uma mistura de hidrogénio e monóxido de carbono - é produzido a partir deCO2 e água. Em princípio, o gás de síntese pode ser produzido de várias formas. Na nova configuração, é utilizado um módulo de co-eletrólise com uma potência de 220 quilowatts do parceiro industrial Sunfire, o que simplifica esta etapa do processo e, acima de tudo, a torna mais eficiente. "A particularidade da co-eletrólise é a conversão eletroquímica e altamente eficiente do vapor de água e doCO2 diretamente em gás de síntese numa única etapa. Até 85% da energia eléctrica utilizada para este efeito é recuperada como energia química no gás de síntese. Além disso, o acoplamento demonstrou que o nosso sistema de co-eletrólise tem uma disponibilidade e fiabilidade muito elevadas e, por conseguinte, foi capaz de fornecer gás de síntese com a qualidade desejada em qualquer altura", afirma Hubertus Richter, Engenheiro Sénior de Gestão de Projectos de I&D e Engenharia de Processos da Sunfire. "Isto elimina a habitual produção separada de hidrogénio com a produção de gás de síntese a jusante, o que aumenta significativamente a eficiência do processo global para combustíveis sintéticos."
Para a operação acoplada de co-eletrólise e síntese de combustível, os investigadores também integraram um compressor com dispositivos de segurança na cadeia de processo, que é utilizado para pressurizar o gás de síntese até à pressão de reação. O gás de síntese é então convertido em hidrocarbonetos de cadeia longa - conhecidos como syncrude - num reator microestruturado que utiliza a síntese de Fischer-Tropsch, que pode ser utilizada diretamente para produzir combustíveis como a parafina ou outros produtos químicos. Esta tecnologia de reactores foi desenvolvida por cientistas do KIT e já está a ser comercializada pela INERATEC, uma spin-off do KIT. No futuro, o calor gerado durante a síntese será também utilizado sob a forma de vapor para a co-eletrólise. Isto reduziria ainda mais a necessidade de energia de todo o processo e demonstraria a preparação do produto para o produto-alvo, a parafina, a esta escala. A combinação destas etapas do processo permite uma utilização óptima do dióxido de carbono utilizado e a maior eficiência energética possível, uma vez que os fluxos de materiais dentro da cadeia do processo podem ser eficientemente reciclados, para além dos fluxos de energia.
Uma tonelada de parafina por dia no passo seguinte
Os investigadores do KIT testaram com sucesso a integração da co-eletrólise em operação de campanha em condições reais, produzindo até cem litros de syncrude por dia. A operação acoplada constitui um marco importante na segunda fase de financiamento do projeto P2X da Kopernikus. A fábrica está agora a ser expandida para uma capacidade de até 300 litros de syncrude por dia. Na terceira e última fase de financiamento, a equipa de investigação está também a construir uma unidade de produção de Fischer-Tropsch de maiores dimensões, através da INERATEC, no Parque Industrial de Höchst, perto de Frankfurt. "A produção à escala de uma tonelada será realizada aí pela primeira vez", diz Dittmeyer. O produto, que é posteriormente transformado em parafina sintética, será depois utilizado em testes de motores por fabricantes de turbinas e parceiros de investigação. As análises de acompanhamento garantirão que o combustível cumpre as rigorosas normas da aviação.
Sobre o projeto P2X da Kopernikus
No projeto Kopernikus P2X, os parceiros Climeworks, Sunfire, INERATEC e o Instituto de Engenharia de Microprocessos do Laboratório de Energia do KIT estão a construir e a operar uma cadeia de processos integrada. Seguindo o conceito "power-to-fuel", podem ser produzidos desta forma combustíveisneutros em termos de CO2, também conhecidos como e-fuels. O projeto é financiado pelo Ministério Federal da Educação e Investigação (BMBF). O projeto envolve 18 parceiros da indústria, da ciência e de organizações da sociedade civil.
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