Een apparaat dat CO2-neutrale vliegtuigbrandstof produceert uit zonlicht en lucht heeft zich bewezen op het dak van een Zwitsers lab. Eerder waren er al onderdelen van deze techniek getest. Nu is het gehele systeem op de proef gesteld. Een CO2-neutrale vliegtuigbrandstofindustrie komt hiermee een stapje dichterbij.

Op dit moment dragen vliegtuigen met de verbranding van kerosine flink bij aan het vrijkomen van schadelijke broeikasgassen. Luchtvaart is verantwoordelijk voor ongeveer 3 procent van de wereldwijde door mensen veroorzaakte CO2-uitstoot.

Onderzoekers van de Zwitserse universiteit ETH Zürich hebben een mini-zonneraffinaderij gebouwd die hier een oplossing voor moet gaan bieden. De brandstof die ze daarmee produceren levert bij de verbranding net zoveel CO2 op als de machine uit de lucht haalt om die brandstof te maken. Netto kan de brandstof dus CO2-neutraal zijn.

Op zoek naar de hoplossing
LEES OOK
Op zoek naar de hoplossing

Naast het demonstreren van de techniek, besteden de onderzoekers in hun publicatie ook aandacht aan de opschalingsmogelijkheden van hun zonneraffinaderij.

Synthetische vliegtuigbrandstof

Het brandstofapparaat heeft de afgelopen twee jaar op het dak van een laboratoriumgebouw van het EHT gestaan. Het geheel bestaat uit drie onderdelen. Allereerst is er de zogeheten direct air capture module, die CO2 en water uit de lucht onttrekt. Verder bevat het apparaat een onderdeel dat zonne-energie invangt en gebruikt om CO2 en water om te zetten in syngas, een mengsel van koolstofmonoxide (CO) en waterstofgas (H2). Hierbij ontstaat zuurstof als restproduct. Het laatste onderdeel is een gas-naar-vloeistof-techniek, die van het syngas de vliegtuigbrandstof kerosine, methanol of andere soorten koolwaterstoffen kan maken.

Dat laatste onderdeel maakt gebruik van het zogeheten Fischer-Tropsch-proces, dat decennia geleden al gebruikt werd om synthetische brandstoffen te maken. Voorheen werd daarvoor geen CO2 uit de lucht gebruikt, maar bijvoorbeeld vergast steenkool. Nu er vraag is naar duurzame, synthetische brandstof is er hernieuwde interesse in dit proces. Het verschil is dat onderzoekers nu naar fossielvrije productie van syngas kijken.

Het zonneraffinaderijtje demonstreerde de afgelopen twee jaar dat het technisch haalbaar is om synthetische kerosine te maken uit water en CO2 uit de lucht, met hulp van zonne-energie. Het doorliep succesvol alle stappen van dit proces. Op een gemiddelde ‘werkdag’ van zeven uur – met wisselende zonnestraling – produceerde de mini-zonneraffinaderij 32 milliliter methanol.

Zonneraffinaderij in de Sahara

Op basis van dit prototype berekenen de onderzoekers dat het mogelijk is om met deze techniek te voorzien in de wereldwijde vraag naar kerosine voor de luchtvaart. Hiervoor is ongeveer 45.000 vierkante kilometer aan zonneraffinaderijen nodig. Dat klinkt als veel, maar – rekenen de onderzoekers voor – het is ‘slechts’ 0,5 procent van de Sahara.

Volgens de onderzoekers zijn de Sahara en andere woestijngebieden bijzonder geschikt voor dergelijke zonneraffinaderijen. Er is immers voldoende zon en je hoeft niet te concurreren met landbouw of veeteelt voor het gebruik van land. Wel zal uitgezocht moeten worden of er voldoende water aanwezig is.

Als dit proces inderdaad opgeschaald wordt tot een industrieel niveau, dan komen de kosten voor de kerosine volgens de onderzoekers uit op ongeveer 1,20 tot 2,00 euro per liter. Dat kan nog niet concurreren met de huidige prijzen voor fossiele kerosine. Er zal dus overheidssteun in de vorm van subsidie nodig zijn om deze synthetische kerosine letterlijk en figuurlijk van de grond te krijgen.

Foto van het zonnebrandstofsysteem, gemonteerd op het dak van een laboratoriumgebouw van de ETH Zürich. Bron: ETH Zurich.