Солнца, воздух и вода — получился керосин

технологии
К СОДЕРЖАНИЮ
Солнца, воздух и вода —
получился керосин
Мечта многих поколений ученых сбылась: они сумели создать керосин из углекислого газа и воды,
используя только лишь солнечную энергию.
Хотя сам процесс синтеза углеводородов
из углекислого газа и воды, из которых на первом
этапе получается угарный газ CO и водород H2,
а далее — углеводороды того или иного состава по методу Фишера-Тропша, известен давно.
Однако этот процесс требует высоких энергозатрат — для получения угарного газа из углекислого, и водорода из воды, требуются либо
очень высокие температуры, либо применение
дополнительных реагентов. Так, водород из воды
можно получить с помощью химически активных
металлов при обычных условиях (при высоких
температурах можно использовать даже железо). Другим путем получения из воды водорода
является электролиз.
Производство бензина из углекислого газа
и воды является хотя и возможным, но крайне
затратным в энергетическом плане, и остается
практически недостижимой мечтой. Реализация
такого производства смогла бы решить все энергетические проблемы мира, и связать обратно
весь выброшенный в атмосферу углекислый газ.
Реализовать мечту и получить жидкое топливо из воды и воздуха без затрат больших дополнительных количеств энергии и реагентов
удалось участникам проекта Solar Jet. Они доби26
Автор: Николай Блинков
лись этого, используя солнечное излучения. В результате оказался возможным синтез бензина,
керосина, водорода и даже пластика.
Участники проекта сконструировали солнечный реактор с системой мощных зеркал для концентрации солнечной энергии. В реакторе под
действием солнечного излучения из углекислого газа и воды получается сначала угарный газ
и водород, а затем осуществляется синтез керосина по процессу Фишера-Тропша. Для этого
используется оксид одного из лантаноидов —
церия, который выполняет роль катализатора.
Особенностью этого оксида является возможность перехода из четырехвалентного состояния в трехвалентное: так, он может разрушить
воду на водород и кислород, перейдя из оксида
Ce2O3 в CeO2.
Полученный керосин можно использовать
так же, как и полученный традиционным путем.
Недостатком системы является низкий КПД
установки, которая в среднем составляет 1,73%
(в пиковом случае 3,53%). Однако отношение общей поступающей солнечной энергии к теплотворной способности полученного топлива не достигает даже 1%. Содержание углекислого газа
в атмосфере составляет 0,03–0,04%, что также делает производство топлива весьма медленным.
Вместе с тем, при площади солнечного реактора
в 1 кв. км он сможет производить 20 тысяч литров керосина в день. Открываются перспективы
IT-WEEKLY № 21
технологии
в плане возможной застройки пустынь и других
регионов с засушливым климатом подобными
сооружениями. Несложно подсчитать, что если
застроить примерно 600 тысяч квадратных километров какой-либо пустыни подобными заводами по производству топлива (это равно площади Украины и составляет лишь 1/15 от площади
пустыни Сахара), то на этой территории можно
будет добывать ровно столько топлива, сколько
ежедневно добывается ископаемой нефти в мире,
причем совершенно без каких-либо затрат, за исключением подачи воды.
Однако на производство 1 литра керосина
необходимо 3–4 литра воды, при этом 1–2 литра
тратится на синтез керосина, и еще 2 литра —
на промывку зеркал, что меньше объема воды,
которое тратится на производство бензина
традиционным способом (порядка 5–6 литров
в среднем). Таким образом, строительство таких
заводов по производству топлива сможет полностью решить энергетические проблемы челове-
27
К СОДЕРЖАНИЮ
чества, и остановить выбросы диоксида углерода
в атмосферу, так как весь он будет повторно связываться в новое топливо.
Наиболее важной задачей исследователи
видят в повышении КПД солнечного реактора
хотя бы до 10%.
Главной проблемой, стоящей перед возможным массовым строительством заводов по производству топлива данным методом, является сложность производства церия в больших объемах,
который является редкоземельным элементом,
и необходимость качественной очистки диоксида
церия от других редкоземельных элементов, похожих на него по химическим свойствам. Также
весьма сложным является и производство огромных количеств зеркал.
Однако перспективы данной разработки трудно переоценить в отдаленном будущем.
КОММЕНТИРОВАТЬ
IT-WEEKLY № 21