Szansa dla lotnictwa. Kerozyna ze Słońca 

Manuel Romero uśmiecha się od ucha do ucha. Nic dziwnego. Mając 60 lat może cieszyć się sukcesem, który - jako chemika i inżyniera w jednej osobie - napawa go słuszną dumą. Z wrodzoną skromnością dodaje jednak, że kieruje tą instalacją dopiero od trzech lat.

Instalacja, o której mówi, jest wspólnym dziełem naukowców i inżynierów z Niemiec, Szwajcarii i Słowenii. Znajduje się w Móstoles pod Madrytem. Wytwarza kerozynę przy użyciu energii słonecznej.

Kerozyna, będąca zwykłą naftą, jest szeroko stosowana w lotnictwie jako paliwo do silników odrzutowych i turbośmigłowych. Jej zaletą jest niska cena, a wadą - ogromna szkodliwość dla środowiska. Z tego względu od dawna prowadzi się różne prace badawcze mające na celu wytwarzanie jej na drodze syntetycznej, bez potrzeby sięgania po ropę naftową.

Unikatowa instalacja

Dla branży paliwowej projekt "Sun-to-liquid" oznacza ważny przełom, ponieważ oparto go na zasadzie neutralności węglowej, a sama instalacja do produkcji kerozyny zużywa o wiele mniej zasobów i zajmuje znacznie mniejszą powierzchnię niż te wytwarzające biokerozynę.

Na tym jej zalety się nie kończą. Lotnicze paliwa biosyntetyczne, wbrew rozpowszechnionym opiniom na ich temat, niekoniecznie emitują do atmosfery o wiele mniej szkodliwych składników niż zwykła kerozyna wytwarzana z ropy naftowej. Właściwa różnica polega na metodzie ich produkcji.

W przypadku biokerozyny „trzeba nadal ścinać lasy, aby uzyskać powierzchnię pod uprawę roślin potrzebnych do jej produkcji, a zwiększony popyt na pewne rośliny podnosi ceny żywności", wyjaśnia Romero.

Tymczasem, projekt „Sun-to-liquid" wymaga do produkcji kerozyny tylko energii słonecznej, wody i dwutlenku węgla. Jeśli ten ostatni zostanie wcześniej pobrany z atmosfery, to później, podczas spalania takiej kerozyny w locie, wyrówna się ilość szkodliwych składników w powietrzu. Takie paliwo pozostaje zatem neutralne klimatycznie.

Na razie nie jesteśmy w stanie wyprodukować samolotów ani statków zasilanych energią elektryczną. Potrzebne do tego baterie byłyby zbyt duże i ciężkie. Dlatego wciąż nie możemy obyć się bez takich paliw jak kerozyna.

Trudno się zatem dziwić, że neutralna klimatycznie kerozyna budzi ogromne zainteresowanie. Do Móstoles zjeżdzają się naukowcy z odległych krajów, nawet z Japonii, żeby przyjrzeć się bliżej instalacji do jej produkcji.

Ponad 160 luster skupia wiązkę światła słonecznego w reaktorze umieszczonym w wieży o wysokości 20 metrów. W jego wnętrzu udało się osiągnąć temperaturę około 1500 stopni Celsjusza, co w tej chwili jest wartością rekordową. Przy użyciu katalizatora dwutlenek węgla uzyskany z wody i powietrza przekształca się w reaktorze w syntetyczny gaz. 

Branża przed przełomem

Eksperci z Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO) wychodzą z założenia, że zapotrzebowanie na kerozynę wzrośnie sześciokrotnie do roku 2050 i wyniesie około 860 mln ton rocznie. Równocześnie zwiększy się także nacisk polityczny na nasze zachowania jako konsumentów. Czynnik ekologiczny odgrywać tu będzie stale rosnącą rolę.

Skutki zmian klimatycznych widoczne są także na terenie, na którym instytut badawczy IMDAE zainstalował nowatorski reaktor. Wokół Madrytu rzuca się w oczy jałowa i wypalona ziemia. Taka sama, jak ta, na której stoi wspomnianych wcześniej ponad 160 luster. Każde z nich, niezależnie od aktualnej pozycji Słońca na niebie, kieruje wiązkę światła na ten sam punkt we wnętrzu reaktora.

"Takiej suszy, jak w tym roku, jeszcze nigdy nie przeżyłem", mówi Romero, który do końca tego roku będzie pracował nad projektem „Sun-to-liquid” z młodym inżynierem z Politechniki Federalnej w Zurychu.

Jest nim 28-letni Stefan Zoller, który pisze o nim swoją pracę doktorską. Naukowcy z politechniki w Zurychu opracowali katalizator zastosowany w reaktorze, który jest konieczny do produkcji syntetycznego gazu. Później gaz ten jest skraplany w oparciu o metodę opracowaną przez dwóch niemieckich wynalazców - Franza Fischera i Hansa Tropscha. Stąd też pochodzi nazwa całego projektu: "Sun-to-liquid".

Linie lotnicze nie próżnują

Niemiecka Lufthansa należy do tych linii lotniczych, które na własną rękę prowadzą badania nad paliwem syntetycznym, mogącym zastąpić tradycyjną kerozynę. Wytwarza się ją w rafinerii Heide w północnych Niemczech przy użyciu energii wiatrowej. Otrzymane w ten sposób paliwo, podobnie jak to wyprodukowane w oparciu o metodę „Sun-to-liquid”, jest bardziej przyjazne dla środowiska niż biokerozyna, ale nie może konkurować ze zwykłą naftą lotniczą pod względem cenowym.

Niemiecki kierownik projektu „Sun-to-liquid", Christoph Falter ze stowarzyszenia Bauhaus Luftfahrt e.V., ocenia koszty produkcji syntetycznej kerozyny z instalacji w Hiszpanii na około 2 euro za litr. To czterokrotnie więcej niż zwykła kerozyna z ropy naftowej, oferowana po 50 centów za litr. „Ta cena wynika także z tego, że w przypadku tego paliwa, w odróżnieniu od benzyny samochodowej, nie pobiera się żadnych podatków”, wyjaśnia Falter.

Zespół pracujący nad projektem „Sun-to-liquid" ma nadzieję, że ta polityka różnic cenowych wkrótce zostanie wyrównana, na przykład przez podatek, handel emisjami zanieczyszczeń albo wprowadzenie kwot na paliwa alternatywne. „Jeśli uwzględnimy, że zewnętrzne koszty związane z zanieczyszczeniem środowiska nie są brane pod uwagę przy ustalaniu cen na konwencjonalne paliwo lotnicze, mamy dobre uzasadnienie dla takich działań", twierdzi Falter.

Manuel Romero ma dodatkową nadzieję, że wciąż droga w tej chwili technologia odsysania dwutlenku węgla z powietrza potanieje w następnych latach. W ten sposób spadnie także cena litra syntetycznej kerozyny.

Na pewno nie zabraknie mu w tym czasie pracy, ponieważ brał wcześniej udział w budowie pierwszej na świecie instalacji słoneczno-termalnej w Sewilli, które w Hiszpanii przeżywają obecnie prawdziwy boom.

Hiszpania i energia solarna

Z danych hiszpańskiego stowarzyszenia branży fotowoltaicznej UNEF wynika, że w roku ubiegłym uruchomiono w tym kraju nowe instalacje tego typu o mocy 261,7 megawatów, co oznacza wzrost o 94 procent w porównaniu z rokiem 2017.

Niemieccy i hiszpańscy inżynierowie od lat blisko ze sobą współpracują na tym polu. Niemiecka Agencja Kosmiczna (DLR), która uczestniczy także w projekcie „Sun-to-liquid", utrzymuje własną solarną stację badawczą w pobliżu Almerii.

"Hiszpania jest atrakcyjnym miejscem inwestycji w branży fotowoltaicznej w Europie, ze względu na duże nasłonecznienie, stabilną pogodą oraz względnie korzystną politykę cenową sprzyjającą jej rozwojowi”, potwierdza Falter.

Na Hiszpanię stawia także niemieckie przedsiębiorstwo technologiczne Kaiserwetter, które sprzedaje w niej systemy do monitoringu. Jego założyciel i szef w jednej osobie, Hanno Schoklitsch, także uważa projekt „Sun-to-liquid" za przełomowy. „Jest to klucz do zrównoważonej mobilności, także w transporcie morskim", twierdzi.

Manuel Romero, szef instalacji „Sun-to-liquid" cieszy się: „Jest ona dla mnie ukoronowaniem mojej kariery jako naukowca i inżyniera i choćby z tego względu jestem zwolennikiem Unii Europejskiej, ponieważ bez unijnych dotacji w wysokości 7 mln euro i współpracy ekspertów z państw członkowskich UE nigdy nie udałoby się nam odnieść takiego sukcesu”.