Kraj zagađenja za avioindustriju: Mlazno gorivo iz Sunca, vode i ugljičnog dioksida

Avioindustrija danas je jedan od najvećih zagađivača. Cijene karata nikad nisu bile niže, milijuni putnika diljem svijeta uživaju u brzini i komociji koju im pruža mogućnost letenja između bilo koje dvije destinacije na Zemlji, no taj luksuz dolazi i uz visoku cijenu koju, umjesto putnika i aviokompanija, na kraju plaća - okoliš.

Dok je autoindustrija u punom zamahu prelaska na obnovljive izvore energije - hibridna vozila, električni automobili, motori na vodik - avioindustrija nema taj luksuz. Iako postoje eksperimentalni zrakoplovi koji lete na solarnu energiju, poput Solar Impulsea, koji je obišao svijet samo uz pomoć solarnih kolektora, oni su desetljećima daleko od komercijalne primjene, ako će uopće ikada biti i moguća.

Solar Impulse trebao je više od 16 mjeseci da jednu osobu preveze oko svijeta, dok je redovnim zračnim linijama Novozelanđanin Andrew Fisher preletio svijet za samo 52 sata i 34 minute. U svakom od aviona kojima se vozio bilo je i stotinjak drugih putnika.

Problem s avionima je što za brz i siguran let trebaju mlazne motore koji zahtijevaju visokoenergetsko gorivo, poput kerozina. Takvo je gorivo do sada bilo dostupno samo iz fosilnih izvora, a njegovim sagorijevanjem samo bi se povećavale količine CO2 u atmosferi. No, jedan pan-europski skup znanstvenika i inženjera, sufinanciran iz fondova EU, potencijalno je pronašao rješenje - proizvodnja kerozina iz vode i CO2, pritom koristeći samo Sunčevu energiju.

Prošlog je tjedna projekt SUN-to-LIQUID objavio veliki uspjeh u komercijalizaciji ove eksperimentalne tehnologije, a kako točno radi pojasnio nam je dr. Manuel Romero Álvarez, zamjenik direktora španjolskog instituta IMDEA Energía, koji je u projektu bio zadužen za izgradnju postrojenja za proizvodnju “solarnog” kerozina pored Madrida.

Što su točno postigli?

Postrojenje SUN-to-LIQUID projekta uspješno je iskoristilo sunčevu energiju, vodu i CO2 kako bi u solarnom reaktoru dobili takozvani “sintezijski plin” - plinovitu mješavinu vodika i ugljikovog monoksida. Taj plin se u daljnjem procesu komprimira, ukapljuje i potom pretvara u kerozin.

Tehnologija je već prije dokazana u projektu EU SOLAR-JET, u kojem je prvi put uspješno proizveden kerozin u laboratoriju, a novi je projekt uspješno demonstrirao industrijske potencijale te tehnologije, koja bi možda u potpunosti mogla zamijeniti fosilna goriva u avioindustriji.

- Naše najveće postignuće je da smo bili u stanju reproducirati integraciju svih komponenti na razini koja bi bila potrebna za komercijalna postrojenja - objasnio nam je dr. Álvarez.

Tko stoji iza projekta?

Koordinator projekta je njemački neprofitni think tank Bauhaus Luftfahrt, iza kojeg stoje tvrtke poput Airbusa i proizvođača zrakoplovnih motora MTU, ali i bavarsko Ministarstvo gospodarstva i tehnologije.

U projektu su kao glavni partneri sudjelovali i madridski Instituto IMDEA Energía, njemački savezni centar za zračni i svemirski promet, švicarski federalni institut za tehnologiju, Sveučilište ETH Zürich, nizozemski proizvođač postrojenja za preradu i pročišćavanje plinova HyGear i španjolski proizvođač solarnih elektrana Abengoa.

Dr. Álvarez nam je napomenuo i da je jedan od manjih, ali ključnih partnera bila i mala slovenska tvrtka SAT Control, koja je bila odgovorna za precizne motore i detektore Sunca koji su usmjeravali ogledala prema tornju s reaktorom.

Zašto je bitan uspjeh ovog projekta?

Tim koji stoji iza SUN-to-LIQUID projekta uspješno je pokazao da je moguće napraviti postrojenje koje bi bilo u stanju proizvoditi gorivo za mlazne motore u količinama koje bi mogli zadovoljiti potrebe avioindustrije.

“Naravno, ovo je samo malo pilot-postrojenje”, objasnio nam je dr. Álvarez, “ali smo u sklopu projekta odradili sve detaljne studije i bili smo u stanju procijeniti kakve bi bile performanse komercijalnog postrojenja”.

Madridsko postrojenje instituta IMDEA Energía koristi sunčevu energiju u rasponu od parsto kilovata, no već sad u svijetu postoje komercijalna postrojenja, doduše za proizvodnju električne energije, koja iskorištavaju od 200 do 300 megavata. Takvo bi postrojenje, procjenjuju stručnjaci, moglo proizvoditi oko 1000 barela kerozina na dan, zajedno s još oko 850 barela drugih naftnih derivata.

Kako se globalna potrošnja kerozina procjenjuje na oko 1,2 milijuna barela dnevno, premda se tu broji i korištenje kerozina za ogrjev i lampe, jednostavna matematika govori da bi oko 1000 takvih postrojenja moglo zadovoljiti sve potrebe avioindustrije.

Bi li to bilo ekonomski isplativo?

U ovom trenutku, ne. Avioindustrija ima niske profitne marže i pokušava se doslovno uštedjeti svaka kuna. No, vrlo je lako moguće da bi u bliskoj budućnosti ovakva proizvodnja kerozina mogla ipak postati atraktivna industriji.

Europske aviokompanije su od 2012. godine obvezne pridržavati se ograničenja ispuštanja CO2 koje je EU postavila u sklopu ETS sustava za trgovinu emisijama stakleničkih plinova, a mnoge su i same obećale smanjiti svoj “ugljični otisak”. No, učinkovitije nove generacije mlaznih motora smanjile su potrošnju goriva samo za 15-20%. Proizvodnja kerozina uz pomoć Sunčeve energije koristila bi zarobljeni CO2 iz atmosfere pa bi njegovo korištenje efektivno bilo neutralno što se tiče ispuštanja ugljika u atmosferu i potencijalno rješenje za sve veća regulatorna ograničenja.

Danas je najveći faktor cijena ugljika zarobljenog u atmosferi. Za sada je cijena oko 108 eura po toni CO2. Uz takvu cijenu veliko postrojenje za proizvodnju kerozina moglo bi ga proizvoditi po cijeni od oko 2 do 2,3 eura po litri.

Kad bi cijena CO2 pala na, primjerice, 42 eura po toni, cijena solarnog kerozina pala bi na oko 1,6 eura po litri. To je još uvijek dvostruko veća cijena nego ona po kojoj se prodaje kerozin dobiven iz nafte, no dr. Álvarez je optimističan da će se nekoliko faktora okrenuti u korist nove tehnologije.

Kada i ako se zemlje EU ili pojedine države unutar EU dogovore o naplaćivanju poreza na ispuštanje ugljika, solarni kerozin bi već u startu mogao postati jeftiniji samo zbog toga što nema ugljični otisak.

No i bez poreza je vrlo vjerojatno da će se sve više razvijati metode zarobljavanja ugljikovog dioksida iz atmosfere, što bi moglo dovesti do velikog pada cijena CO2 po toni, čime bi također pojeftinila proizvodnja solarnog kerozina.

Dr. Álvarez i ostali stručnjaci na projektu također se nadaju da će povećati učinkovitost proizvodnje. Za sada je učinkovitost pretvaranja sunčeve energije u sintezijski plin oko 10%, no vjeruju kako bi se s većim postrojenjem mogla postići i dvostruko veća učinkovitost, od oko 20%.

Hoće li aviokompanije prigrliti solarni kerozin?

Prije dva mjeseca Ryanair je dospio na crnu listu deset najvećih zagađivača u Europi po ispuštanju CO2 u atmosferu. Radilo se o prvom slučaju u kojem među prvih deset nije elektrana na ugljen. Sa sve većim limitima na ispuštanje CO2 za ovakve će sustave interes gotovo sigurno pokazati i aviokompanije, ali i naftne tvrtke.

Jedan od ključnih partnera na pilot-projektu koji je prethodio SUN-to-LIQUID fazi bio je British Petrol, dok je partner na povezanom projektu talijanski ENI, otkrio nam je dr. Álvarez. Naftne kompanije najbolje su pozicionirane kako bi iskoristile svoju infrastrukturu, ali i svoje profite za novu generaciju goriva kojom će se osloboditi zagađenja, ali i ovisnosti o nafti.