Топливная проблема решена: ученые зальют мир дешевым горючим. В том числе с Луны

Благодаря все более широкому использованию энергии из альтернативных источников, человечество постепенно избавляется от необходимости использовать ископаемые виды топлива. Но до полного перехода на природные источники еще очень далеко, и большинство как промышленных, так и хозяйственных объектов зависят от использования угля, нефти и газа. Чтобы заменить традиционные системы, требуется немало времени и финансовых средств. Выходом из этой ситуации может стать получение топлива в процессе несложных химических процессов из дешевых или бесплатных материалов. В последнее время появилось сразу несколько перспективных разработок, которые в ближайшее время планируют внедрить в промышленное производство.

Дизель из воды

Специалистов немецкой компании Sunfire GmbH создали опытную  установку Power-to-Liquid, которая с помощью альтернативных источников энергии преобразовывает воду и углекислый газ в жидкие углеводороды, синтетический бензин, керосин и дизельное топливо. Основой технологии является так называемый процесс Фишера-Тропша, дополненный технологией твердо-оксидных электролизных ячеек (solid oxide electrolyser cells, SOEC). В SOEC-ячейках электрическая  энергия, полученная от альтернативных источников, расщепляет воду на водород и кислород. Последний затем удаляется из состава нагретого до высокой температуры газа.

На следующем этапе водород реагирует с углекислым газом, извлеченным из атмосферы или получаемым в качестве побочного продукта в некоторых процессах производства химических веществ и пищевых продуктов. В результате получается угарный газ, который, снова реагируя с водородом, синтезирует углеводороды высокой степени чистоты при помощи процесса Фишера-Тропша. Излишки выделяющегося и остаточного тепла используются для повторного производства перегретого пара, что повышает уровень энергетической эффективности процесса в целом до 70%.

Технология получения синтез-газа не нова. Однако ранее для этого  использовались фильтры из раскаленного угля, что делало технологию довольно трудоемкой и затратной. Новый же метод использует для получения синтез-газа природную энергию, тем самым значительно упрощая и удешевляя процесс.

Опытная установка Power-to-Liquid способна в сутки переработать до 3.2 тонн углекислого газа, произведя при этом баррель (159 литров) топлива. В дальнейшем ее мощность существенно увеличится. Первая промышленная система должна появиться уже в 2015 году. Этот проект рассматривается правительством Германии как весьма перспективный, не зря разработка  финансируются немецким Федеральным министерством образования и исследований.

Пока двигатели на основе нового синтетического топлива способны демонстрировать КПД в 50%, но ученые намерены увеличить этот показатель до 70%. Для сравнения, эффективность двигателей на обычном бензине равна примерно 25-30%, а дизельные двигатели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением могут приблизиться к 50%.

Лунное топливо

К 2024 году NASA планирует построить на Луне базу по переработке отходов жизнедеятельности человека в топливо. По данным специалистов, его должно хватить, чтобы вернуться обратно на Землю.

Сейчас отходы деятельности космонавтов хранятся в контейнерах, а затем отправляются обратно на Землю в транспортных грузовых кораблях, которые сгорают в атмосфере планеты. Разумеется, это наносит вред экологии, а ведь вскоре космических миссий станет гораздо больше, они будут более длительными по времени и проблему утилизации придется рано или поздно решать.

Перспективную идею предложили специалисты Университета Флориды. Их технология базируется на удалении органических загрязнителей анаэробными микроорганизмами. Этот процесс сопровождается выделением биогаза - смеси метана и углекислого газа, которым можно заправлять космические корабли.

Расчеты показали, что из отходов, образуемых от деятельности космонавтов за неделю, можно получать 290 литров метана в день. Параллельно можно добывать из отходов непитьевую воду с ее последующим превращением в кислород. Выдыхаемый углекислый газ и водород попутно можно преобразовывать в метан и воду. В перспективе технология позволит запускать в космос ракету без запасов на обратную дорогу. На Земле метановое топливо можно использовать для обогрева домов или производства электричества.

Нефть из моря

Ученые из Военно-морской исследовательской лаборатории США сумели  превратить морскую воду в жидкое углеводородное топливо. Новая технология освободит военно-морской флот от перебоев с поставками горючего из-за возможной нехватки нефти или скачков цен на нее. Ядерными силовыми установками оснащены только авианосцы и подводные лодки, все остальные суда заправляются с военных нефтяных танкеров. Кроме того, решится вопрос безопасности военного судна - ведь часто враг атакует именно во время дозаправки.

Американские ученые извлекли из морской воды углекислый газ и водород, а каталитический конвертер помог преобразовать их в топливо. Исследователи надеются, что "морским" топливом, полученным путем преобразования газа в жидкость, можно будет заправлять не только суда, но и самолеты. В перспективе планируется наладить его производство прямо в море.

Прогнозируемая стоимость реактивного топлива с использованием технологии ВМС США составляет $3-6 за галлон ($0,8-1,6 за литр). Специалисты уже испытали работающий на нем самолет. Следующим этапом станет освоение технологии в промышленных масштабах.

Бензин из пластика

Научные сотрудники Иллинойского центра развития экологически чистых технологий (ISTC) при Иллинойском университете переработали в топливо пластиковые пакеты, представляющие, как известно, серьезную угрозу для экологии. Они применили метод пиролиза, процесса горячей (сухой) переработки пластиковых пакетов, осуществляемой в свободной от кислорода закрытой камере. Первоначально этот метод использовался командой исследователей Иллинойского центра для обратной переработки пластиковых пакетов в сырую нефть (из которой они и производятся), теперь же ученые придумали процесс производства различного вида топлива из обратно переработанной нефти.

Из полученного сырья создали природный газ, керосин, бензин, парафин и смазочные масла, вроде машинного, и масла для гидравлических машин. Кроме того, ученые получили дизель, который можно смешивать с другими его видами. Специалисты утверждают, что полученное горючее полностью соответствует второму типу дизельного топлива принятого стандарта США и отвечает всем необходимым требованиями.

Новый дизель обладает теми же качественными показателями энергетической эквивалентности, что и традиционный, но при этом улучшенными смазочными способностями. При смешивании 30% переработанного из пластиковых пакетов дизеля с обычным ученые не обнаружили никаких проблем совместимости. Такой же результат показало смешение "пластикового" дизеля с биодизелем. Соответственно, под новое горючее не придется менять машинные двигатели.

Большим плюсом технологии также является высокая эффективность переработки. При первоначальной переработке нефти в дизель получается  всего около 50-55% от первоначального объема продукта, но поскольку пластик изготавливается из нефти, удается добыть почти 80% готового топлива.