Как получать дизельное топливо из воздуха

Немецкая компания «Sunfire» произвела первые партии так называемого э-дизеля в апреле этого года. Федеральный министр образования и науки Джоанна Ванка залила несколько литров в свой автомобиль, чтобы отметить это событие. А канадская компания «Carbon Engineering» только построила первую фабрику для улавливания 1-2 тонн углекислого газа из атмосферы и превращения его 500 литров дизельного топлива.

Процесс требует электричества, но с началом использования возобновляемого электричества производимый дизель станет углеродно-нейтральным. Другими словами, сжигание его в машине будет сопровождаться выделением углекислого газа, из которого он получен.

С другой стороны, ископаемое топливо является углеродно-негативным, то есть сжигание его увеличивает содержание CO2 в атмосфере. Препятствие увеличению содержания CO2 и других парниковых газов в атмосфере лежит в основе средств противодействия климатическим изменениям.

Концентрация CO2 в атмосфере достигла значения 400 единиц на миллион в 2012-2013 гг, наивысшего значения с начала осуществления замеров. По сообщениям US National Oceanic and Atmospheric Administration июль 2014-июнь 2015 установили рекордные значения температуры.

Элементарная химия

Химия производства топлива из CO2 не так уж сложна – нужно расщепить воду на водород и кислород с помощью электролиза, добавить водород в CO2, выделив углерод и воду, а затем создать необходимую углеродную цепочку.

Последнее носит название процесс Фишера-Тропша и уходит корнями в 20-е годы 20 века.

Но технологии прямого улавливания CO2 из воздуха стали достаточно дешевыми только сегодня.

«Самые большие технологические проблемы были сконцентрированы в создании высокотемпературных печей», - говорит Эдриан Корлесс, исполнительный директор «Carbon Engineering».

Он говорит, что остался месяц тяжелой работы до планируемого запуска предприятия. Инновацией его компании является также осаждение захваченного CO2 в гранулы карбоната кальция, которые могут быть легко промыты и высушены. Данные гранулы затем нагреваются до температуры 800-900C, что позволяет высвободить поток CO2. В результате молекулы CO2 покидают соединение и могут быть повторно использованы для улавливания газа.

Газированные напитки

Кроме дизеля есть другие способы продать уловленный CO2. Швейцарская компания «Climeworks», отпочковавшаяся от местного университета, готовит к открытию коммерческое предприятие по продаже CO2 местным теплицам.

«Climeworks» видит перспективный рынок в экспорте бутылированных газированных напитков в Африку, Японию, удаленные острова, но производство будет местным с учетом относительно невысоких транспортных расходов.

«Цена сжижения, сжатия и транспортировки CO2 в 10 раз выше в этих регионах», - говорит директор производства Доминик Кроненберг. «Гораздо проще забрать CO2 с топливосжигающих предприятий, чем уловить его из воздуха, т.к. выбросы газа на топливных предприятиях составляют 3-15 %». Атмосфера содержит 400 молекул CO2 на миллион.

Так зачем?

«Мы не должны очищать выхлопные газы из котельной, поскольку они содержат много примесей, которые сложно убрать», - говорит мистер Кроненберг.

«Привлекательность улавливания газа из атмосферы в том, что это проще, чем выделить его из выхлопных газов транспорта», - говорит мистер Корлесс.

Цена на бензин

Может ли э-дизель конкурировать по цене с ископаемым топливом? «Sunfire» подсчитали, что э-дизель будет стоить €1-€1.5 (73p-110p) за литр – намного дешевле, чем английский бензин по цене 119p за литр.

Многое зависит от государственной политики. Реальная цена на топливо может быть на 30 % ниже, чем мы платим сегодня – значительный вес составляют таможенные пошлины и торговые наценки.

«Мы полагаем, что нынешние налоги не должны касаться возобновляемого топлива, которое мы производим», - говорит мистер Кроненберг, полагаясь больше на надежду, чем на ожидания.

В некоторых странах имеют место правительственные инициативы на снижение парниковых газов через использование чистого транспортного топлива. Но стоимость электричества может разрушить коммерческую привлекательность э-дизеля из-за высоких затрат энергии.

«Вы можете использовать электричество и производить топливо для автомобиля с 13 % эффективностью», - объясняет доктор Пол Феннелл, специалист по чистой энергии Imperial College London. «Если сравнить это с заправкой автомобиля электричеством, то это обеспечивает 80 % эффективности».

Нулевой углерод

Мистер Корлесс отмечает, что «за последние 2-3 года стоимость возобновляемого электричества резко снизилась – особенно солнечного». С другой стороны, преимуществом э-дизеля является то, что сотни миллионов выпущенных авто уже сегодня будут обеспечены чистым топливом в то время как необходимо ожидать строительства и расширения сети электро- и водородных заправок.

«Climeworks» и «Carbon Engineering» говорят, что их технологии делают возможными реализацию крупных проектов. Между прочим, морская исследовательская лаборатория США заинтересована в использовании дизельного топлива для своих кораблей. Никогда не знаешь, может быть ваша машина будет заправляться сжатым воздухом скорее чем вы думаете.