Americké letectvo chce vyrábět palivo průmyslovou fotosyntézou  
Jak už bolestně zjistily mnohé armády, zásobování palivem je zásadní věc, která může rozhodovat celé konflikty. USAF chtějí vyrábět letecké palivo průmyslovou fotosyntézou společnosti Twelve. Nejprve se elektrolýzou rozloží oxid uhličitý a voda. Vzniknou molekuly kyslíku, vodíku a oxidu uhelnatého, které pak vstupují do moderní verze Fischerovy–Tropschovy syntézy, vyrábějící kapalné uhlovodíky.
Velká letadlo, jako K-135 Stratotanker, spotřebují spoustu paliva. Kredit: US Air Force/Master Sergeant Joey Swafford.
Velká letadlo, jako K-135 Stratotanker, spotřebují spoustu paliva. Kredit: US Air Force/Master Sergeant Joey Swafford.

Každé letectvo, které provozuje motorová letadla, musí pro své stroje zajišťovat palivo, tedy obvykle ohromnou spoustu paliva. Bývá to velmi drahé, logisticky náročné a také velmi nebezpečné, pokud zásobování palivem probíhá během nějakého horkého konfliktu. Konvoje s palivem a dalšími zásobami bývají oblíbeným cílem protivníků. V Afghánistánu si právě útoky na konvoje vyžádaly 30 procent koaličních ztrát.

Logo. Kredit: USAF.
Logo. Kredit: USAF.

 

Americké letectvo by tento problém rádo řešilo s využitím moderních technologií. Momentálně provádějí studii použitelnosti praktické procesu, který vyvinula společnost Twelve. Jde o výrobu uhlíkově neutrálního leteckého paliva E-Jet, kdekoliv na Zemi, pouze z atmosférického, oxidu uhličitého, vody a „zelené“ energie.

 

Twelve o tom mluví jako o průmyslové fotosyntéze. Využívá elektrolýzu s polymerním membránovým elektrolytem (PEM), při níž je na katodě instalován kovový katalyzátor. Jejím cílem je rozložit atmosférický oxid uhličitý a vodu na příslušné ionty, čímž vznikne kyslík, vodík a oxid uhelnatý.

 

Bez paliva to nepoletí. Kredit: US DoD.
Bez paliva to nepoletí. Kredit: US DoD.

Tyto jednoduché molekuly vstoupí do procesu Fischerovy–Tropschovy syntézy. Ta byla objevena ve dvacátých letech minulého století v Německu a spočívá v katalyzované přeměně jednoduchých molekul, především oxidu uhelnatého a vodíku, na různé kapalné uhlovodíky. Háček je v tom, že tato syntéza vyžaduje relativně vysokou teplotu a tlak, což znamená velké množství energie. Twelve už zvládli tímto způsobem vyrobit polyetylén, etanol, etylén, metan, polypropylen, a od letošního srpna (2021) i letecké palivo.

 

Současná pilotní fáze projektu by měla skončit v prosinci. Následné analýzy by měly rozhodnout, zda je tento postup vhodný pro vojenské využití. Pokud ano, tak americké letectvo zvládne vyrábět palivo nebo alespoň část paliva pro letouny, aniž by k tomu potřebovali uhlí, zemní plyn anebo biopalivo. Twelve se zároveň snaží celý proces dál zjednodušit, například tak, že by bylo možné získávat přímo ze vzduchu nejen oxid uhličitý, ale také vodu.

 

Literatura

New Atlas 28. 10. 2021.

Datum: 03.11.2021
Tisk článku

Související články:

Nový elektrokatalyzátor exceluje ve výrobě etanolu z oxidu uhličitého a vody     Autor: Stanislav Mihulka (11.08.2020)
Dronový tanker MQ-25 T1 poprvé v historii natankoval jiný letoun     Autor: Stanislav Mihulka (09.06.2021)
Eielsonova letecká základna dostane jaderný mikroreaktor     Autor: Stanislav Mihulka (24.10.2021)



Diskuze:

Není nic tak vzdáleného skutečnosti,

Pavel Nedbal,2021-11-03 20:30:48

jako je myšlenka, že si US armáda bude "ekologicky" vyrábět pro svá dobrodružství paliva ze vzduchu a vody. I kdyby došlo až "na krev", pohonné hmoty pro armádu budou, i kdyby je měli vysávat z nádrží civilních vozidel na ulici :), trochu přehnané, ale je to tak. Nesmysl nad nesmysly. Pohonné hmoty jsou jen částí "uhlíkové stopy" činnosti armád. To by museli i zbraně, vozidla a letadla vyrábět snad ze dřeva a přejít na střelný prach ze síry, dřevěného uhlí a ledku.

Odpovědět

amerika

Jaroslav Fisnar,2021-11-03 18:18:00

bude zbrojit jen do té doby, dokud bude Čína ochotná kupovat americké dluhopisy. Tanečky pro pitomečky novináře ponechme novinářům. Válka se vede za peníze. Mimochodem, kdyby UbL věděl, jak hluboko zatne sekyru do amerických financí, možná by si dal panáka.

Odpovědět


Re: amerika

Jiří Splíchal,2021-11-05 01:18:43

Vy s tou nenávistí vůči Americe jste dost směšný a vaše úvahy jsou naprosto nesmyslné. Toto není diskuze někde na Sputniku, kde si můžete svou nenávist projevit se stejně postiženými do libosti, ale odborný web zabývající se pokrokem, technologiemi a nikoliv propagandou.

Odpovědět


Re: Re: amerika

Pavel Nedbal,2021-11-05 11:55:40

Vážený pane Splíchale,
přečetl jsem si příspěvek, na který reagujete, a nic protiamerického v něm nemohu najít. Jen konstatování faktu, že s dolarem a na něm kotovanými dluhopisy je to slabší. A taky, že držením velkého počtu dluhopisů čínou je trochu takovým držením USA za krk, což není dobré. Klíčové zde je, že vojenské výdaje v situaci, kdy na tom země není dobře, podtrhují jak schopnosti konkurence, tak i spolehlivost armády.
Což konečně vede právě ke ztrátě v oblasti pokroku v technologiích a vědě.

Odpovědět


Re: Re: Re: amerika

Pavel 1,2021-11-06 18:14:02

Hlavně je to blábol. Jestli čína drží někoho za krk, tak leda sama sebe. Stačí se trochu zamyslet, co by se stane s cenou jakéhokoli cenného papíru, když dojde na jeho rychlý výprodej, o enormním zadlužení samotné číny nemluvě. Otázka pak zní čím jsou podobné bláboly pod každým článkem o US vojenských technologiích motivovány.

Odpovědět

Pepa Nováků,2021-11-03 13:20:20

Zde jde o vojenske pouziti, tedy valku na druhe strane zemekoule, kdy si nejde skocit k benzinove pumpe nepritele. V minulosti jsem videl odhady, kdy palivo v Afghanistanu vychazelo v souctu vsech nakladu na 100nasobek bezne ceny, nemluve o lidskych ztratach. Kdyby se podarilo pretvorit elektrickou energii (vsadil bych si na jaderna plavidla) na miste urceni na kapalne palivo, tak by to ekonomice spalovacich motoru bodlo. Podobne uvahy jsou treba ohledne vyroby paliva na Marsu, kdy by bylo fajn si neco vyrobit na miste a netahat veskere zasoby s sebou.

Odpovědět


Re:

Pepa Nováků,2021-11-03 13:21:19

Sorry, melo byt jako odpoved na Jan Novák9

Odpovědět


Re: Re:

Jan Novák9,2021-11-03 20:32:17

Vlákno na které jste odpovídal bylo o EROEI, což není parametr který se řeší v armádě, ale hodně v civilu (tedy bylo zvykem to řešit, dnes stačí že je to "zelené" a EROEI je najednou sprosté slovo). Tato technologie je samozřejmě použitelná stejně tak v civilu, a Porsche ji (nebo podobnou) začíná používat aby se vyhnula pokutám.

Odpovědět


Re:

Martin Prokš,2021-11-03 15:34:31

Dobrý den

Souhlasím že jediný reálný zdroj pro něco takového je jaderný reaktor. Ať již na jaderné letadlové lodi, nebo na letecké základně.

Druhá věc ale je reálná spotřeba pohonných hmot letouny denně vs. kolik uhlíku/CO2 je možno vychytat denně z atmosféry z jedné lokace? Když vezmu, že CO2 je průměrně v atmosféře cca 400ppm ... tak to neumím přepočítat takhle z hlavy na množství v mg/m3 uhlíku. Jen čistě laickým řádovým odhadem z těch ppm: v 1 m3 vzduchu (1,2 kg) je asi kolem 0,5mg CO2 => snad 0,1mg uhlíku. A kolik je uhlíku v 1kg paliva JET-A1? To také netuším, jen odhaduji že to bude tak kolem 80% hmotnosti. Takže na 1kg paliva je potřeba nejspíše vysát uhlík z takových 8000m3 vzduchu, spíše ještě více. Jedna FA-18 spotřebuje kolem 2000kg paliva na let. Takže na jedno naplnění denně jednoho bitevníku je potřeba prohnat zařízením 16x10^6m3 vzduchu = 667000m3/h. No zajímavá čísla jen tak od oka.

Jak to CO2 z atmosféry vysávat? Vymražením? Joj to je zase spotřeba energie. K tomu čištění a rozklad vody, rozklad 2CO2 na 2CO+O2 a pak na slučování... Aby tu jednu F18tku denně i ten jaderný reaktor o typickém výkonu 125MWe v nějakém objemu výroby paliva ukrmil.

A ještě jinak. JET-A1 má spalné teplo 42,8MJ/kg. To znamená na 2000kg je potřeba dodat (i kdyby při 100procentní účinnosti) nejméně 8.56x10^10 J energie. Pokud to má být vyrobeno za 24h, je třeba při 100procentní účinnosti výkon 991 kW. Ale pokud bude účinnost úplně celého procesu se vším všudy krásná 2 procenta, tak k naplnění jedné FA-18 za den bude potřeba trvalý zdroj o 50 MW. Takže jeden lodní reaktor o výkonu 125MWe ukrmí možná 2,5 vzletu bitevního letadla denně. Jsou to sice jen odhady od oka, ale zcela mimo to snad nebude. Kdyžtak mě nějaký chemik jistě opraví.

No nevím jestli to dává smysl. I pro armádu.

Odpovědět


Re: Re:

Michal Lenc,2021-11-03 16:38:09

Pokud byste chtěl jako start pro výpočet vzít současnou technologii, tak na Oslu nedávnou běžel článek o zachytávání CO2 ze vzduchu na Islandu.
https://www.osel.cz/11921-prichazi-orca-na-islandu-spousteji-nejvetsi-zarizeni-na-vycucavani-uhliku-na-svete.html


Z jejich FAQ:
As energy sources, we solely use renewable energy, energy-from-waste, or other waste heat. Typical energy consumption figures expected for scaled-up machines are approx. 2.000 kWh heat and approx. 650 kWh electricity per ton of carbon dioxide that is captured.

Nevím jestli je to současná spotřeba nebo teoretická někdy v budoucnosti.

Z tuny leteckého paliva prý vznikne 3,15 tuny CO2. Takže když to otočím, z tuny CO2 bude 0,31t paliva.

Takže, to jsou čísla k zachycení a koncentraci CO2 v Orca na Islandu. Ten zbytek je záhada.

============

Alternativně, co mě napadá. Pro armádu je problém na nějaké vzdálené místo dovážet naftu. Ale třeba by se mohli inspirovat od Němců za WW2. Mít zdroj tepla a elektrické energie (čti jaderný reaktor). Zdroj (mořské) vody pokud se nejedná zrovna o poušť asi také není problém. To dohromady dává velký zdroj vodíku, který je pro armádu dost těžko upotřebitelný. A pak už potřebujete jenom koncentrovaný uhlík abyste si vyrobili tekuté palivo. Třeba by se zrovna uhlí či jiná hmota s dostatečným podílem uhlíku sháněla snáze, než snadno zničitelné nádrže na benzín či naftu.

Odpovědět


Re: Re:

Jan Novák9,2021-11-03 17:09:24

Pro armádu která právě utopila 2,3 TRILIONU dolarů v zavšiveném Afghánistánu bez jakéhokoliv efektu to určitě smysl dává. O účinnost procesu obavu nemám, zařízení bude tak složité, náročné na údržbu a neefektivní že po ověřovacím provozu ho stejně vypnou a budou palivo dovážet normálně. Ale zato budou vypadat zeleněji. No nedejte za to pár set milionů...

Odpovědět


Re: Re: Re:

Florian Stanislav,2021-11-05 22:57:58

Náklady na válku pro Spojené státy [33]
celkem: 2,26 bilionů $, z toho 887 miliard $ bylo určeno na rekonstrukci na projektu pro obnovu Afghánistánu.

Odpovědět


Re: Re:

Florian Stanislav,2021-11-05 20:41:00

Ano, objemy vzduchu a energetické nároky takové výroby paliva jsou obrovské.
V 1 milionu m3 vzduchu je 400 m3 CO2 ( 400 ppm obj.) , to je 785 kg CO2, to odpovídá asi 214 kg uhlíku.
(Na 1 kg uhlíku je třeba asi 4 666 m3 vzduchu)
214 kg uhlíku je bajvoko 214*(14/12) = 250 kg leteckého petroleje, to je asi 250*(1/0,8) = 312 litrů.
MIG -29 má při normálním letu spotřebu 7,5 tuny paliva za hodinu, tedy paliva 2 kg/s, to je při spalném teple paliva 42,8 MJ/kg asi 86 MJ/s = 86 MW. Spálením vzniká CO2 a voda, což jsou pro uvedený článek výchozí sloučeniny pro výrobu paliva.
Fisher- Tropschova syntéza je silně exotermní, takže o energetické ztráty tam není nouze. Takže plácnu na udržení 1 MIGU-29 ve vzduchu celý den( = 10 MIG-29 2,4 hodiny denně) je třeba mít trvale zdroj energie 100 MW.
Takže 1 milion m3 vzduchu přeměněný na 250 kg kerosinového paliva vystačí na 125 sekund letu MIG-29. spalným teplem 42 MJ/kg) uvolní energii
Objem vody v rybníce Rožmberk je asi 6,2 milionů m3.
Vodní páry je ve vzduchu různě, řekněme 20 g/m3.
Na výrobu 1 kg vodíku elektrolýzou je zapotřebí 9 litrů vody a 60 kWh elektrické energie, to je 216 MJ energie.
Vodík má spalné teplo 141, 9 MJ/kg.

Odpovědět

srovnání s vodíkem

Radovan R,2021-11-03 12:48:05

Zajímalo by mne srovnání s výrobou a následným využitím vodíku z hlediska účinnosti. Pokud by to vyšlo podobně, celá vodíková energetika (hlavně její výhled v automobilismu) by se mohla jít klouzat.

Odpovědět


Re: srovnání s vodíkem

Mirek Bautsch,2021-11-03 13:42:04

benzín = 44,5 MJ/kg = 31,5 MJ/litr (hustota = 700 g/litr)
kapalný H2 = 119 MJ/kg = 8,46 MJ/litr (hustota = 71 g/litr)
Protože palivo vozíme v nádrži a kupujeme na litry, tak pro stejný dojezd (pokud by i vodík tekl do spalovacího motoru) by auto muselo mít tu nádrž 3,682x větší (protože 31,5:8,46=3,682).
Nevím, jak by to vyšlo pro palivové články a elektromotor.
Jelikož je vodík kapalný jenom mezi -259°C až -253°C, tak ta nádrž je dost speciální záležitost.
Ale na stlačený vodík už tady je dost pokusů, zatím ve fázi prototypů a vychytávání much. Problém je hlavně prťavá molekula H2, která prchá sebemenší netěsností a značná ztráta energie při stlačování a ochlazování. No a účinnost při výrobě je kapitola sama pro sebe.

Odpovědět

EROEI

Kamil Kubu,2021-11-03 10:14:35

A co takhle poměr energie vložené a získané? Ten koncept je trochu na vodě a dost často se s ním manipuluje, ale v tomto případě je víc než na místě. Že F-T syntéza je energeticky náročná je pravda. Ale co ta elektrolýza vody a oxidu uhličitého? A ještě navíc získávání CO2 ze vzduchu. A pomocí zelené energie? Vždyť by to nevygenerovalo dost paliva na to, aby jedním jeepem objeli jednou za den tu elektrárnu, kterou by potřebovali na výrobu paliva pro ten jeep.

Odpovědět


Re: EROEI

Miroslav Pragl,2021-11-03 11:07:27

Samozrejme, tato ci podobne technologie jsou idealni pro pouziti v okamziku, kdy je cena (elektricke) energie zaporna.

MP

Odpovědět


Re: Re: EROEI

Jan Novák9,2021-11-03 12:43:47

Ani tak to nebude výhodné kvůli ceně zařízení. Vždycky to bude oběť na oteplovací oltář zeleného náboženství.
Ale je to jedna z mála cest jak tu energii využít/uložit za jakoukoliv cenu. Vždycky se najde dost věřících ochotných přinutit ostatní aby to zaplatili. Zdravím pana Coupka :-))

Odpovědět


Re: Re: Re: EROEI

Jiri Coupek,2021-11-03 17:20:40

Nevýhodné to bude hlavně spotřebě energie (efektivitě uložení).
Platí to kluci z USAF, takže si ty osobní útoky můžete odpustit. Tedy armáda, třeba ta co zaplatila Dieslovy za jeho vývoj vašeho motoru (užitečný výkon v té době byl 0,0prd).

To byl podle vás také blázen co si nechal platit od ostatních.

Odpovědět


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace