La Armada de EE.UU. busca convertir el agua del mar en combustible

Científicos de los EE.UU. Naval Research Laboratory está desarrollando un proceso para extraer el dióxido de carbono (CO ₂₎ y producir gas hidrógeno (H ₂₎ a partir de agua de mar, luego catalíticamente convertir el CO ₂ y H ₂ en combustible jet por un proceso de conversión de gas a líquidos .

"El beneficio potencial es la capacidad de producir JP-5 existencias de combustible en el mar, la reducción de la cola de la logística en la entrega de combustible sin impacto medioambiental y aumentar la seguridad de la Marina e independencia energética", dice el investigador químico, Dr. Heather Willauer.

NRL ha desarrollado y demostrado tecnologías para la recuperación de CO ₂ y la producción de H ₂ a partir de agua de mar mediante una célula de acidificación electroquímica, y la conversión de CO ₂ y H ₂ a hidrocarburos (compuestos orgánicos que comprende hidrógeno y carbono) que puede ser utilizado para producir combustible para aviones.

"La reducción y la hidrogenación de CO ₂ a hidrocarburos forma se logra usando un catalizador que es similar a los utilizados para la reducción de Fischer-Tropsch y la hidrogenación de monóxido de carbono", añade Willauer. "Mediante la modificación de la composición de la superficie de los catalizadores de hierro en reactores de lecho fijo, NRL ha logrado mejorar la eficiencia de conversión de CO ₂ hasta en un 60 por ciento".

Un recurso renovable

CO ₂ es un carbono abundante (C) de los recursos en el aire y en agua de mar, con la concentración en el océano alrededor de 140 veces mayor que en el aire. Dos a tres por ciento del CO ₂ en el agua de mar se disuelve CO ₂ gas en la forma de ácido carbónico, un uno por ciento es el carbonato, y el restante 96 a 97 por ciento está ligada en bicarbonato. Si los procesos se han desarrollado para aprovechar el mayor peso por volumen de concentración de CO ₂ en el agua de mar, junto con los catalizadores más eficaces para la catálisis heterogénea de CO ₂ y H _2, un viable basada en el mar proceso de combustible sintético puede ser previsto. "Con este proceso, la Marina podría evitar las incertidumbres inherentes a la adquisición de combustible a partir de fuentes extranjeras y / o mantenimiento de líneas de suministro largas", dijo Willauer.

NRL ha logrado avances significativos el desarrollo de tecnologías de captura de carbono en el laboratorio. En el verano de 2009 una célula de cloro dióxido estándar disponibles en el mercado y una célula electro-desionización fueron modificados para funcionar como células electroquímicas acidificación. Uso de las nuevas células tanto disuelto y ligado CO ₂ se recuperaron a partir de agua de mar por reequilibrar carbonato y bicarbonato a gas CO ₂ a un pH de agua de mar por debajo de 6. Además de CO _2, las células produjeron H ₂ en el cátodo como un subproducto.

La acidificación electroquímica Carbon Capture Skid. La célula de acidificación fue montada sobre un patín portátil junto con una unidad de ósmosis inversa, la fuente de alimentación, bomba, sistema de recuperación de dióxido de carbono, y agotador de hidrógeno para formar un sistema de captura de carbono [dimensiones de 63 "x 36" x 60 "].

Estos estudios completados evaluaron los efectos de la configuración de la celda acidificación, la composición del agua de mar, velocidad de flujo, y la corriente en los niveles de pH del agua de mar. Los datos fueron utilizados para determinar la viabilidad de este enfoque para una eficiente extracción de grandes cantidades de CO ₂ del agua de mar. A partir de estos estudios de viabilidad NRL éxito mayor escala e integró la tecnología de captura de carbono en un patín independiente para procesar grandes volúmenes de agua de mar y evaluar el diseño general del sistema y la eficiencia.

El componente principal de la paleta de la captura de carbono es una célula electroquímica de tres cámaras acidificación. Esta célula utiliza pequeñas cantidades de electricidad para el intercambio de iones de hidrógeno producido en el ánodo con iones de sodio en la corriente de agua de mar. Como resultado, el agua de mar se acidifica. En el cátodo, el agua se reduce a H ₂ de gas y de hidróxido de sodio (NaOH) se forma. Esta solución básica se puede volver a combinarse con el agua de mar se acidificó a devolver el agua de mar a su pH original sin aditivos químicos. La investigación actual y continua utilizando este patinazo captura de carbono demuestra la continua producción eficiente de H ₂ y la recuperación de hasta el 92 por ciento de CO ₂ a partir de agua de mar.

Situado en el Centro para la Ciencia NRL corrosión y facilidad de Ingeniería, Key West, Florida, (NRLKW) ha sido el patín de captura de carbono a prueba utilizando agua de mar en el Golfo de México para simular las condiciones que se encontrarán en un proceso de alta mar para la captura de CO real ₂ de agua de mar y la producción de H ₂ gas. Actualmente está trabajando en la NRL optimización de procesos y ampliar. Una vez que se ha completado, los primeros estudios predicen que el combustible para aviones a partir de agua de mar que costaría en el rango de $ 3 a $ 6 por galón para producir.

Cómo funciona: CO ₂ + H ₂ = Jet Fuel

NRL ha desarrollado un proceso de dos pasos en el laboratorio para convertir el CO ₂ y H ₂ obtenida de la agua de mar a los hidrocarburos líquidos. En la primera etapa, un catalizador a base de hierro se ha desarrollado que puede alcanzar niveles de conversión de CO ₂ hasta 60 por ciento y disminuir la producción de metano no deseado de 97 por ciento a 25 por ciento en favor del más largo de la cadena de hidrocarburos insaturados (olefinas).

En el segundo paso estas olefinas pueden ser oligomerizados (un proceso químico que convierte los monómeros, moléculas de bajo peso molecular, a un compuesto de peso molecular más alto por un grado finito de polimerización) en un líquido que contiene moléculas de hidrocarburos en el carbono C _{9-C 16} gama, conveniente para la conversión a combustible de avión por una reacción de catalizador de níquel soportado.

Fuente: http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/