Lo que el combustible solar podría hacer por el planeta
Una nueva planta alemana fabrica combustible líquido a partir de la luz solar. He aquí cómo funciona.
DAWN es la primera planta industrial de combustible solar del mundo para producir combustibles solares neutros en carbono. La ha creado Synhelion, una empresa de tecnología ecológica surgida de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich). La tecnología pretende sustituir a los combustibles fósiles tradicionales.
En junio, en un campo a las afueras de Düsseldorf (Alemania), un acre lleno de espejos empezó a concentrar la luz solar en una torre de 20 metros de altura.
Si todo va según lo previsto, el resultado será el primer gran paso hacia el aprovechamiento de la energía del sol para crear un combustible sostenible y neutro en carbono que alimente los vuelos de larga distancia e incluso algunos procesos industriales que actualmente requieren combustibles fósiles.
El proyecto DAWN ha sido desarrollado por la empresa suiza Synhelion para iniciar la producción a escala industrial de los llamados “combustibles solares”, que según la empresa tienen el potencial de reducir significativamente las emisiones de carbono que calientan el planeta.
El proceso es diferente del uso más familiar de la luz solar en la energía verde: células fotovoltaicas que captan los rayos del sol y los convierten directamente en electricidad. En cambio, el planteamiento de Synhelion consiste en aprovechar la energía del sol para crear combustibles líquidos que puedan “integrarse” en la tecnología existente y funcionar igual que los combustibles existentes, sin necesidad de ningún tipo de reequipamiento, adaptación o cambio de infraestructura.
La instalación se encuentra a las afueras de Düsseldorf (Alemania) y contiene cinco acres llenos de espejos que concentran la luz solar. Esta energía genera vapor, que alimenta el reactor donde se fabrica el combustible.
La instalación se encuentra a las afueras de Düsseldorf (Alemania) y contiene cinco acres llenos de espejos que concentran la luz solar. Esta energía genera vapor, que alimenta el reactor donde se fabrica el combustible.
La electrificación se presenta a menudo como la principal alternativa ecológica a los combustibles fósiles, pero hay algunos sectores (como el transporte marítimo y aéreo) en los que no ha sido posible, afirma Philipp Furler, cofundador y consejero delegado de Synhelion.
“Esos sectores son difíciles de descarbonizar porque requieren una densidad energética muy alta”, explica. La densidad energética se refiere a la cantidad de energía que puede suministrarse en un volumen determinado.
Un huevo, por ejemplo, tiene mayor densidad energética que un trozo de lechuga del mismo tamaño. Del mismo modo, el queroseno tiene una densidad energética hasta 50 veces mayor que la tecnología actual más avanzada de iones de litio, razón por la cual, dice Furler, “no se vuela con una batería de Europa a Estados Unidos”.
Por eso, sostiene, hay algunas áreas en las que los combustibles líquidos “están aquí para quedarse”. Y la misión es básicamente sustituir los combustibles líquidos fósiles por combustibles líquidos sostenibles”.
¿Cómo se fabrica el combustible solar?
Cuando se quema el combustible para aviones, se libera agua y dióxido de carbono, en grandes cantidades. Se calcula que el transporte marítimo y aéreo es responsable del 8% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. Lo que pretende Synhelion, dice Furler, es invertir el proceso de combustión.
“Tomamos el agua y el dióxido de carbono y lo revertimos con energía renovable en un combustible sintético, cerrando así el ciclo del carbono”, afirma.
El combustible solar podría empaquetar mucha energía en poco espacio, lo que lo haría ideal para transportes que consumen mucha energía, como el transporte marítimo o los vuelos de larga distancia.
El combustible sostenible almacenado en este tipo de depósitos tiene varias ventajas. Tiene más potencia que una batería y puede almacenarse y transportarse fácilmente.
La energía solar ayuda a alimentar un reactor que convierte el agua y el carbono en hidrocarburos líquidos.
El primer paso es conseguir una fuente de carbono. Una posibilidad es extraer el dióxido de carbono directamente de la atmósfera, haciendo pasar el aire por sistemas que utilizan filtros o productos químicos para extraer el CO2.
Esto tiene la ventaja de ser realmente neutro en carbono, ya que no se libera a la atmósfera más dióxido de carbono del que ya se ha extraído. Desgraciadamente, como el CO2 constituye apenas el 0,04% de todos los gases atmosféricos, extraerlo y concentrarlo a escala industrial es un reto inmenso.
“El problema de extraerlo del aire es que resulta difícil ser eficiente, porque está muy diluido”, explica Matt Bauer, director del Programa de Energía Termosolar Concentrada del Departamento de Energía de Estados Unidos. “Si se dispone de una fuente de combustible más densa como insumo, se puede hacer de forma mucho más eficiente”.
Furler está de acuerdo, y por eso (al menos hasta que la captura directa de aire sea más eficaz y económicamente viable) Synhelion se centra en el uso de biomasa, y en concreto de residuos agrícolas.
Unos espejos enfocan la luz solar hacia un “receptor” situado en lo alto de la torre, generando vapor que se combina con la biomasa y el agua que se introducen en un reactor de la torre. Esto provoca una reacción química que crea un gas sintetizado de monóxido de carbono e hidrógeno, que luego se licúa mediante otra serie de reacciones químicas hasta convertirse en hidrocarburos líquidos.
El proceso no elimina por completo las emisiones: se sigue emitiendo algo de carbono que no se recaptura inmediatamente. Pero comparado con el combustible de aviación tradicional, dice Furler, “es una reducción significativa del 85 al 90 %”.
Aunque las nuevas instalaciones de DAWN suponen un avance en la producción comercial de combustible solar, los científicos afirman que aún se tardarán décadas en fabricar con eficacia suficiente combustible solar para sustituir a combustibles fósiles como el gasóleo y el queroseno.
Aunque las nuevas instalaciones de DAWN suponen un avance en la producción comercial de combustible solar, los científicos afirman que aún se tardarán décadas en fabricar con eficacia suficiente combustible solar para sustituir a combustibles fósiles como el gasóleo y el queroseno.
¿Es el combustible solar el futuro?
En 2014, Furler y sus compañeros de doctorado en la ETH de Zúrich demostraron la viabilidad del proceso a muy pequeña escala: produciendo un tubo de ensayo de combustible para aviones en el laboratorio con luz solar, agua y CO2.
“Un esfuerzo enorme y probablemente el queroseno más caro de la historia”, bromea.
Cinco años después, ampliaron sus operaciones, produciendo combustibles neutros en carbono a partir de un proyecto de demostración a pequeña escala en el centro de Zúrich. Publicaron los resultados de esa demostración en un artículo para Nature, al que siguieron pruebas de concepto progresivamente mayores. Con DAWN, Synhelion prevé poder producir combustibles solares a escala industrial.
“Queremos tener una capacidad de unas 100 000 toneladas en 2030 y de aproximadamente un millón de toneladas en 2033”, afirma. Eso es sólo una gota de agua comparado con los aproximadamente 350 millones de toneladas de combustible de aviación que se consumen actualmente al año, pero el objetivo de Synhelion es aportar aproximadamente la mitad de la demanda europea de combustible sintético de aviación para 2040 y seguir creciendo.
En última instancia, el objetivo es producir combustibles a una escala lo suficientemente grande como para que también puedan alimentar industrias intensivas en carbono, como la fabricación de cemento. Synhelion señala que entre sus socios se encuentran Cemex, una de las mayores empresas de materiales de construcción del mundo, así como empresas específicas de aviación como el Grupo Lufthansa y el Aeropuerto de Zúrich: un indicio de que los combustibles solares son cada vez más viables.
Mientras tanto, los avances de DAWN serán seguidos de cerca por quienes abogan por una serie de enfoques que nos lleven más rápidamente a un mundo neutro en carbono.
“Creo que la opinión pública piensa con demasiada frecuencia que la electrificación es todo lo que tenemos que conseguir”, afirma Bauer. “Y eso, en muchos análisis, va a ser realmente difícil. Así que si podemos crear herramientas como ésta, que no pongan tanta carga tanto en las tecnologías como en la cantidad de tecnologías para la electrificación, eso nos llevará más rápidamente a donde queremos estar".
