Команда исследователей Технологического Института Карлсруэ (ТИК) и Университета Торонто предложили инновационный способ применения систем кондиционирования и вентиляции для производства синтетического топлива из углекислого газа (CO2) и воды, содержащихся в атмосферном воздухе.
К обслуживающим здания вентиляционным системам подключаются специальные устройства, собирающие углекислый газ непосредственно из окружающей атмосферы и перерабатывающие его в углеводород, который в дальнейшем используется в качестве возобновляемого синтетического топлива. Свою концепцию производства синтетического топлива, названного «Crowd oil», команда исследователей представила в журнале Nature Communications.
На сегодняшний день концентрация CO2 в воздухе не так высока, и его доля составляет 0,038%, и по этой причине для переработки большего объема воздушных масс в значительное количество топлива приходится использовать крупногабаритные системы фильтрования. Исследовательская группа под руководством профессора Диттмейера и профессора Джеффри Озина из Университета Торонто (Канада) предлагает децентрализованное производство искусственного топлива путем подключения специального оборудования к уже существующим системам вентиляции и кондиционирования. Со слов Диттмейера, необходимые для этого технологии, по сути, уже доступны, а комбинирование различных температур и материалов на определенных этапах, как ожидается, увеличит уровень использования углерода и обеспечит высокую эффективность процесса.
«Мы намерены так сочетать технологии очистки воздуха с одной стороны и топливно-энергетические технологии с другой, чтобы максимально сократить финансовые расходы и энергетические потери в процессе синтеза. Кроме того, наше «воздушное топливо» может привлечь множество новых сторонников «энергетического поворота». Частные фотоэлектрические системы уже продемонстрировали, насколько качественно это может работать». Однако переход от CO2 потребует больших объемов электроэнергии для производства водорода или синтетического топлива. При производстве электроэнергии не должен использоваться углекислый газ, то есть она не должна вырабатываться из ископаемых источников. «Быстрое повсеместное внедрение возобновляемых источников энергии, в том числе путем установки фотоэлектрических систем в зданиях, – вот что необходимо», – утверждает Диттмейер.
В своей публикации Диттмейер и Озин приводят результаты количественного анализа офисных зданий, торговых помещений и зданий, работающих в режиме энергосбережения, чтобы продемонстрировать экономический потенциал установки конверсионных устройств во всех зданиях. Ученые считают, что значительная часть ископаемого топлива, используемого в транспортной сфере, будет заменена на «воздушное топливо». Согласно их приблизительным подсчетам, количество CO2, которое может быть получено из систем очистки воздуха двадцати пяти тысяч крупных супермаркетов Германии, соответствует тридцати процентам потребительского спроса на керосин и восьми процентам спроса на дизельное топливо. Кроме этого существует возможность использования полученного продукта в химической промышленности для производства универсального строительного материала.
В своих изысканиях исследователи основываются на моделировании процесса и предварительном изучении отдельных его этапов. Результаты показывают, что энергоэффективность (соотношение расходуемой энергии и количества получаемого химического продукта) должна составить приблизительно 50-60 процентов, а эффективность по углероду (содержание отработанных атомов углерода в готовом топливе) будет почти стопроцентной. Для проверки результатов моделирования ученые разрабатывают полностью интегрированный процесс с запланированным оборотом углекислого газа 1,25 кг/час.
В то же время ученые выяснили, что предложенная концепция не способна полностью удовлетворить потребительский спрос на нефтепродукты. По-прежнему остро стоит вопрос о необходимости сокращения спроса на жидкое топливо, решить который предполагается с помощью новых разработок в транспортной сфере. Несмотря на то, что технология переработки СО2 уже в некотором роде готова к реализации, предстоит еще много научно-исследовательской и инженерной работы в этом направлении.