Des scientifiques de l’ETH Zürich ont dévoilé un procédé technologique moderne qu’ils ont créé pour produire du carburant durable. Ce qui est intriguant dans cette technologie, c’est qu’elle peut produire des carburants neutres en carbone en utilisant uniquement la lumière du soleil et l’air. Ils ont démontré la procédure sûre et fiable de ce qu’ils appellent une mini-raffinerie solaire.
La démonstration de la mini-raffinerie solaire a été réalisée dans des conditions réelles d’ensoleillement. Elle a montré une approche permettant de créer du gaz solaire qui peut être proposé sur le marché sans obligation de taxe carbone.
Le système a été mis en place par une équipe d’étude dirigée par Aldo Steinfeld qui a fait fonctionner son système modèle sur le toit du Machine Lab à Zurich. Le système prototype peut produire un carburant de transport liquide durable, tel que le méthanol ou la paraffine, en utilisant la lumière du soleil et l’air et un processus thermochimique à plusieurs étapes.
La mini-raffinerie solaire fonctionne sur le toit du bâtiment depuis deux ans et M. Steinfeld affirme que lui et son équipe ont démontré de manière efficace la faisabilité de la technologie. En outre, le système intégré peut fonctionner de manière stable dans des conditions de rayonnement solaire périodique et constitue une plateforme viable pour les recherches futures.
Les carburants créés par le système sont appelés “carburants prêts à l’emploi”. Cela signifie que les carburants sont des choix synthétiques pour les hydrocarbures liquides dérivés du pétrole et qu’ils sont entièrement compatibles avec notre cadre existant de stockage, de distribution et d’application. Pour cette raison, les chercheurs pensent que leur carburant durable peut être particulièrement utile pour l’aviation durable à long terme.
Le carburant durable produit à l’aide du système est neutre en carbone, car il est fabriqué à partir de l’énergie solaire. Lors de la combustion, le gaz ne libère que la quantité de CO2 qui a été extraite de l’air au cours de sa fabrication. L’analyse du cycle de vie du gaz solaire provient du pétrole.
De manière encore plus significative, l’analyse du cycle de vie suggère que le processus s’approche de 100 % ou de l’absence totale de rejets lorsqu’il est utilisé pour créer des produits tels que l’acier ou le verre à l’aide d’énergie renouvelable.
Le système est basé sur la thermodynamique, la raffinerie solaire utilisant un trio de conversions thermochimiques en collecte. Le premier de ces procédés de conversion est le système de capture directe de l’air, chargé d’extraire le CO2 et l’eau de l’air ambiant. Le dispositif utilise ensuite un système d’oxydoréduction solaire pour transformer le CO2 et le H2O en une combinaison de monoxyde de carbone et de H2, appelée gaz de synthèse. Enfin, la troisième étape est une unité de synthèse gaz-liquide qui convertit le gaz de synthèse en hydrocarbure liquide.
Selon M. Steinfeld, la mini-raffinerie du système modèle fonctionne dans des conditions réelles, sans rayonnement solaire idéal, à Zürich. Au cours d’une journée normale, la quantité de gaz de synthèse produite était d’environ 100 litres, qui ont été raffinés en un demi-décilitre de méthanol pur.
Bien que ce ne soit pas une grande quantité de méthanol, M. Steinfeld a clairement indiqué que certains éléments de la chaîne de fabrication n’ont pas été optimisés et que l’optimisation est la phase suivante. Un autre aspect critique du système est qu’il n’a développé aucun sous-produit indésirable.
L’équipe est également en mesure d’adapter la production de gaz de synthèse pour obtenir soit du méthanol, soit du kérosène. L’une des difficultés réside dans la faible efficacité énergétique, les chercheurs ayant déterminé la valeur d’efficacité la plus élevée possible jusqu’à présent pour l’activateur solaire, soit 5,6 %.
Bien que l’optimisation soit récurrente, le système peut être mis à l’échelle de manière significative pour une utilisation industrielle.
