Lassen Sie uns fossile Brennstoffe chemisch wieder aufbauen, um nachhaltige Energie zu erzeugen

Lassen Sie uns fossile Brennstoffe chemisch wieder aufbauen, um nachhaltige Energie zu erzeugen Wenn Blätter das können, warum können wir das nicht? Blattbild von www.shutterstock.com

Wenn wir einen fossilen Brennstoff - Kohle, Öl oder Gas - verbrennen, erzeugt er Energie, die wir verbrauchen, und Nebenprodukte wie Wasser und Kohlendioxid. Es ist das CO₂, das sich als Problem herausstellt - Menschen haben die Menge in der Atmosphäre um etwa 40% erhöht, was den Planeten dazu veranlasst hat bisher um ca. 1 warm warm. Dies bedeutet, dass wir angesichts des Pariser Abkommens schnell handeln müssen zielt darauf ab, Temperaturerhöhungen auf 1.5 ° C zu begrenzen.

Der Wunsch nach nachhaltiger, kohlenstoffarmer Energie treibt a globaler Boom bei erneuerbaren Energien. Aber alternative Energiequellen - insbesondere Wind und Sonne - kommen mit ihren eigenen Herausforderungen.

Was wäre, wenn wir, anstatt alte fossile Brennstoffe zu verbrennen, die Zutaten wieder zusammensetzen könnten, um den Brennstoff wieder zusammenzusetzen? Wenn wir dies mit nachhaltig gewonnener Energie tun könnten, hätten wir eine saubere und möglicherweise unendliche Kraftstoffversorgung.

Es klingt verrückt, aber tatsächlich haben Wissenschaftler in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte gemacht. Und überraschenderweise tun sie dies bis Pflanzen imitieren.

Natur nachahmen

Die Menge an Sonnenenergie trifft die Erde ist 5,000-mal höher als die menschliche Nachfrage (rund 100,000 Terawatt gegenüber 20 Terawatt). Ein Problem mit Solarenergie ist ihre Zuverlässigkeit. Solarzellen produzieren nachts oder wenn die Sonne nicht scheint, keine Energie. Dies kann durch behoben werden Solarenergie speichernmit Hilfe mehrerer neuer Speichertechnologien.

Wir könnten die Energie aber auch zur Herstellung anderer Brennstoffe nutzen, die wir später verbrennen können, um eine vorhersehbare und konstante Stromversorgung zu gewährleisten. Wenn wir Sonnenenergie nutzen, bildet dieser Prozess einen geschlossenen, nachhaltigen Kreislauf.

A viel Forschung wird in diesem Bereich durchgeführt, der als künstliche Photosynthese bekannt ist. Die Photosynthese ist der Prozess, den Pflanzen durchführen, um Sonnenenergie zu speichern und indirekt fossile Brennstoffe zu erzeugen, so der Name Versuche der Menschheit, die Natur nachzuahmen.

Die elektrische Energie, die von Solarzellen bereitgestellt wird, kann verwendet werden, um Wasser zu spalten und einen Brennstoff, Wasserstoff, zu erzeugen. Beim Verbrennen von Wasserstoff entsteht Wasser und Energie wird freigesetzt. Wasser ist das einzige Nebenprodukt.

Forscher auf der ganzen Welt arbeiten an diesem Prozess, und die jüngsten Entwicklungen haben gezeigt, wie es geht mach es effizienter. Meine letzte Arbeit hat einen Wirkungsgrad von 22% erreicht verdoppeln Sie die vorhergesagten Werte damit der Prozess realisierbar wird.

Der nächste Schritt

Ein gasförmiger Kraftstoff bringt jedoch praktische Handhabungsprobleme mit sich. Wasserstoff ist also leichter zu speichern als elektrische Energie, aber nicht unser idealer Kraftstoff.

Flüssige Brennstoffe sind vorzuziehen, da bestehende Kraftstoffpumpen, Autos und Kohlekraftwerke nur geringfügige Änderungen benötigen würden, um diese nicht fossilen Brennstoffe auf Kohlenstoffbasis zu nutzen.

Der nächste Schritt, der sich wieder von der Photosynthese inspirieren lässt, ist klar: Kombinieren Sie Wasserstoff mit Kohlenstoff, um künstliche fossile Brennstoffe herzustellen. Weltweit wird bereits daran gearbeitet, diesen Prozess effizient zu gestalten, mit beeindruckenden Ergebnissen.

Der Wirkungsgrad ist noch nicht so hoch wie bei Wasserstoff, aber die Fortschritte sind beeindruckend. Mit dem werden flüssige Brennstoffe hergestellt Systeme, die effizienter arbeiten als Anlagen.

Dieses Konzept bietet eine Kraftstoffversorgung, die nur von der Sonne begrenzt wird. Es werden zwar Kraftstoffe auf Kohlenstoffbasis verwendet, sie sind jedoch insgesamt klimaneutral. Das gesamte beim Verbrennen des Kraftstoffs entstehende Kohlendioxid wird zur erneuten Erzeugung von Kraftstoff verwendet, indem das Kohlendioxid aus der Atmosphäre gesammelt wird, um mit Wasserstoff zu reagieren.

Das gesamte Wasser, das zur Herstellung des Wasserstoffs gespalten wird, wird beim Verbrennen des Kraftstoffs als Wasserdampf freigesetzt und wird schließlich zu Regen.

Ersetzen fossiler Brennstoffe

Bestehende Technologien können fossile Brennstoffe nicht ersetzen. Dies ist ein wichtiger Punkt, wenn notwendige Investitionen in Sonnenkollektoren oder Windkraftanlagen in Betracht gezogen werden. Der Ersatz vorhandener Energieversorgungen durch eine intermittierende Stromquelle erfordert eine Speicherung.

Die Menschheit muss bereit sein, dass fossile Brennstoffe ausgehen, und da die Abkehr von fossilen Brennstoffen irgendwann stattfinden muss, wäre es ratsam, sich auf die Erforschung der notwendigen Technologie zu konzentrieren, um einen reibungslosen Übergang zu ermöglichen, damit die Gesellschaft bereit ist.

Fossile Brennstoffe sind endlich, aber Sonnenenergie ist fast unendlich, und Dinge, die sehr häufig vorkommen, sind in der Regel sehr billig.

Kann das wirklich funktionieren? Nun, dieser Prozess wird seit mehr als 3 Milliarden Jahren durchgeführt. Es gibt buchstäblich nichts ausführlicheres getestet!Das Gespräch

Über den Autor

Shannon A. Bonke, Doktorandin an der School of Chemistry, Monash Universität

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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