تولید سوخت جت با نور خورشید؛ گامی بلند به‌ سوی آسمان پاک

دانشمندان آمریکایی موفق شدند با استفاده از انرژی خورشیدی، سوخت جت پاک تولید کنند، که می‌تواند مسیر هوانوردی را به سمت حذف کامل آلایندگی‌های کربنی سوق دهد.

به گزارش تک‌ناک، رؤیای پرواز در آسمان بدون بر جای گذاشتن ردپای کربنی برای دهه‌ها در ذهن دانشمندان، فعالان محیط‌زیست و متخصصان صنعت هوافضا نقش بسته بود. اکنون گروهی از پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) با توسعه یک سامانه نوآورانه، این رؤیا را به واقعیت نزدیک‌تر کرده‌اند.

این تیم تحقیقاتی موفق به ساخت یک رآکتور فوتوترموکاتالیتیکی در مقیاس کوچک شده است، که به‌ طور کامل با انرژی خورشیدی کار می‌کند. این رآکتور بدون نیاز به برق یا سوخت‌های فسیلی، گرمای خورشید را جذب می‌نماید و آن را برای انجام واکنش‌های شیمیایی مورد نیاز جهت تولید سوخت جت به کار می‌گیرد.

ساختار پیشرفته برای جذب حداکثری انرژی خورشید

ویژگی منحصربه‌فرد این رآکتور، طراحی چندلایه آن است، که شامل لایه‌هایی از سیلیکون، ژرمانیم و طلا بر پایه نقره‌ می‌باشد. این ساختار با هدف جذب حداکثری انرژی و کاهش اتلاف گرما طراحی شده است. پنجره‌ای از جنس کوارتز در بالای سامانه قرار دارد، که نور خورشید را وارد رآکتور  می‌کند و یک لایه خلأ نیز نقش عایق حرارتی را ایفا می‌نماید.

به گفته Aisulu Aitbekova، پژوهشگر مؤسسه Kavli و از نویسندگان اصلی این پروژه، این فناوری برای رقابت با سیستم‌های خورشیدی متمرکز طراحی نشده، بلکه به‌ عنوان راهکاری مکمل برای مناطقی در نظر گرفته شده است که استفاده از انرژی خورشیدی متمرکز در آنها امکان‌پذیر نیست.

رآکتور طراحی‌شده می‌تواند در معرض تابش مستقیم آفتاب، دمایی تا ۲۴۹ درجه سلسیوس تولید کند و در شرایط عملیاتی عادی، دمای حدود ۱۳۰ درجه را حفظ نماید. این میزان گرما برای انجام فرایند «الیگومریزاسیون اتیلن» کافی است؛ فرایندی که در آن مولکول‌های ساده هیدروکربنی به زنجیره‌های بلندتر تبدیل می‌شوند و اجزای اصلی سوخت جت را شکل می‌دهند.

سوخت جت پاک بدون وابستگی به منابع فسیلی

پژوهشگران Caltech با استفاده از این رآکتور  توانستند اتیلن، مولکولی متشکل از دو اتم کربن را به ترکیبات آلکنی با زنجیره‌های ۷ تا ۲۶ کربنه تبدیل کنند؛ همان بازه‌ای که در ترکیبات استاندارد سوخت جت یافت می‌شود. این فرایند بدون اتکا به برق یا سوخت‌های فسیلی انجام شده است.

Harry Atwater، مدیر پروژه LiSA و استاد فیزیک کاربردی در Caltech در این‌باره بیان کرد: «این سامانه نشان می‌دهد که می‌توان از گرمای مستقیم خورشید برای به حرکت درآوردن فرایندهای کاتالیزوری استفاده کرد؛ فرایندهایی که تاکنون به برق یا سوخت‌های فسیلی وابسته بودند.»

گامی مؤثر در مسیر هوانوردی پایدار

در حالی که نمونه اولیه این فناوری همچنان از اتیلن مشتق‌شده از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کند، تیم تحقیقاتی در حال توسعه فرایندی است که طی آن، اتیلن به صورت مستقیم از ترکیب دی‌اکسید کربن، آب و نور خورشید به‌دست آید. این پیشرفت به معنای آن است که در آینده، کل زنجیره تولید سوخت جت می‌تواند تنها با استفاده از انرژی خورشیدی انجام شود.

Aitbekova اعلام کرد: «ما نشان داده‌ایم که می‌توان در دو مرحله، ابتدا با استفاده از CO2، آب و خورشید، اتیلن تولید و سپس با همان انرژی خورشیدی، آن را به سوخت جت تبدیل کرد.»

این دستاورد علمی، گامی مهم در مسیر توسعه سوخت‌های تجدیدپذیر و کاهش وابستگی صنعت هوانوردی به سوخت‌های فسیلی به‌ حساب می‌آید. با توجه به اینکه هوانوردی یکی از دشوارترین بخش‌ها در فرایند حذف آلایندگی‌های کربنی است، این پیشرفت می‌تواند نویدبخش آینده‌ای پاک‌تر برای آسمان زمین باشد.