Исследователи из EPFL предложили новое решение: улавливание CO2 непосредственно в выхлопной системе грузовиков и его сжижение в ящике на крыше автомобиля. Затем жидкий CO2 доставляется на станцию обслуживания, где он превращается в обычное топливо с использованием возобновляемых источников энергии. Проект координируется группой инженерии промышленных процессов и энергетических систем во главе с Франсуа Марешалем в Школе инженерии EPFL.
Запатентованная концепция является предметом статьи, опубликованной в Frontiers in Energy Research.
Сложный процесс на борту транспортного средства
Ученые предлагают объединить несколько технологий, разработанных в EPFL, для улавливания CO2 и преобразования его из газа в жидкость в процессе, который восстанавливает большую часть энергии, доступной на борту, например, тепло от двигателя.
В своем исследовании ученые использовали пример грузовика для доставки.
Во-первых, выхлопные газы автомобиля охлаждаются в выхлопной трубе, и вода отделяется от газов. CO2 изолирован от других газов (азота и кислорода) с помощью адсорбционной системы с изменяющейся температурой с использованием адсорбента с металлоорганическими каркасами (MOF), которые специально разработаны для поглощения CO2.
Эти материалы разрабатываются командой Energypolis в EPFL Valais Wallis под руководством Венди Квин. Как только материал насыщается CO2, он нагревается, чтобы из него можно было извлечь чистый CO2. Высокоскоростные турбокомпрессоры, разработанные лабораторией Юрга Шиффмана в кампусе EPFL в Невшателе, используют тепло двигателя транспортного средства для сжатия выделенного CO2 и превращения его в жидкость. Эта жидкость хранится в резервуаре, а затем может быть преобразована обратно в обычное топливо на заправочных станциях с использованием возобновляемой электроэнергии. «Грузовик просто откладывает жидкость при заправке топливом», – говорит Марешал.
Весь процесс происходит в капсуле размером 2 м x 0.9 м x 1.2 м, размещается над кабиной водителя. «Вес капсулы и бака составляет всего 7% от полезной нагрузки машины», – добавляет Марешал. «Сам процесс потребляет мало энергии, потому что все его этапы оптимизированы."
Расчеты исследователей показывают, что грузовик, использующий 1 кг обычного топлива, может производить 3 кг жидкого CO2, и что преобразование не требует каких-либо потерь энергии.
Только 10% выбросов CO2 не могут быть переработаны, и исследователи предлагают компенсировать это с помощью биомассы.
Теоретически система может работать со всеми грузовиками, автобусами и даже лодками, и с любым типом топлива.
Преимущество этой системы в том, что, в отличие от электрических или водородных, ее можно дооснастить существующие грузовики, чтобы нейтрализовать их воздействие с точки зрения выбросов углерода.
Источник: Шивом Шарма и Франсуа Марешаль, Улавливание двуокиси углерода из выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания с использованием адсорбции при колебаниях температуры, Frontiers in Energy Research