Des chercheurs de l'ETH Zurich ont développé une nouvelle technologie qui produit des hydrocarbures liquides exclusivement à partir de la lumière du soleil et de l'air. Pour la première fois au monde, ils démontrent l'ensemble de la chaîne de processus thermochimique dans des conditions réelles de terrain. La nouvelle mini-raffinerie solaire est située sur le toit du bâtiment du laboratoire de machines de l'ETH à Zurich.

Les carburants neutres en carbone sont essentiels pour rendre le transport aérien et maritime durable. Des chercheurs de l'ETH ont développé une centrale solaire pour produire des carburants liquides synthétiques qui libèrent autant de CO 2 lors de leur combustion comme précédemment extrait de l'air pour leur production. CO 2 et l'eau est extraite directement de l'air ambiant et divisée à l'aide de l'énergie solaire. Ce processus produit du gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone, qui est ensuite transformé en kérosène, méthanol ou autres hydrocarbures. Ces carburants de remplacement sont prêts à être utilisés dans l'infrastructure de transport mondiale existante.

Aldo Steinfeld, Professeur de vecteurs d'énergie renouvelable à l'ETH Zurich, et son groupe de recherche a développé la technologie. "Cette usine prouve que des carburants hydrocarbonés neutres en carbone peuvent être fabriqués à partir de la lumière du soleil et de l'air dans des conditions réelles de terrain, " expliqua-t-il. " Le processus thermochimique utilise tout le spectre solaire et se déroule à des températures élevées, permettant des réactions rapides et un rendement élevé. » L'usine de recherche au cœur de Zurich fait progresser la recherche de l'ETH vers des carburants durables.

Une petite unité de démonstration à fort potentiel

La mini-raffinerie solaire sur le toit de l'ETH Zurich prouve que la technologie est réalisable, même dans les conditions climatiques qui prévalent à Zurich. Il produit environ un décilitre de carburant par jour. Steinfeld et son groupe travaillent déjà sur un test à grande échelle de leur réacteur solaire dans une tour solaire près de Madrid, qui est réalisé dans le cadre du projet européen sun-to-liquid. La centrale solaire à tour est présentée au public à Madrid en même temps aujourd'hui que la mini-raffinerie de Zurich.

Le prochain objectif du projet est de faire évoluer la technologie pour une mise en œuvre industrielle et de la rendre économiquement compétitive. "Une centrale solaire d'une superficie d'un kilomètre carré pourrait en produire 20, 000 litres de kérosène par jour, " a déclaré Philipp Furler, Directeur (CTO) de Synhelion et ancien doctorant du groupe Steinfeld. "Théoriquement, une usine de la taille de la Suisse – ou d'un tiers du désert californien de Mojave – pourrait couvrir les besoins en kérosène de l'ensemble de l'industrie aéronautique. Notre objectif pour l'avenir est de produire efficacement des carburants durables avec notre technologie et ainsi d'atténuer les émissions de CO mondiales 2 émissions."

Comment fonctionne la nouvelle mini-raffinerie solaire

La chaîne de processus du nouveau système combine trois processus de conversion thermochimique :l'extraction du CO 2 et l'eau de l'air. Deuxièmement, la séparation thermochimique solaire du CO 2 et de l'eau. Troisièmement, leur liquéfaction ultérieure en hydrocarbures. CO 2 et l'eau sont extraites directement de l'air ambiant via un procédé d'adsorption/désorption. Les deux sont ensuite introduits dans le réacteur solaire au foyer d'un réflecteur parabolique. Le rayonnement solaire est concentré d'un facteur 3, 000, générer de la chaleur de procédé à une température de 1, 500 degrés Celsius à l'intérieur du réacteur solaire. Au cœur du réacteur solaire se trouve une structure céramique en oxyde de cérium, qui permet une réaction en deux étapes - le cycle redox - pour séparer l'eau et le CO 2 en gaz de synthèse. Ce mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone peut ensuite être transformé en carburants hydrocarbonés liquides par le biais du méthanol conventionnel ou de la synthèse Fischer-Tropsch.