Litr za euro? Významný pokrok ve vývoji syntetických paliv!

Němečtí vědci dosáhli důležitého pokroku ve vývoji ekologického paliva, které by mohlo nahradit fosilní zdroje. Pomocí technologie nazvané Direct Air Capture (DAC) dokázali z atmosféry získat oxid uhličitý (CO2), který lze následně využít pro výrobu syntetických paliv nebo jako surovinu v chemickém průmyslu. Tato technologie je energeticky efektivní a klimaticky neutrální, protože k výrobě CO2 využívá pouze obnovitelné zdroje energie. Takto získaný CO2 pak může být trvale uložen nebo využit pro různé produkty, které vyžadují zdroj uhlíku. DAC je jednou z technologií pro odstraňování uhlíku z atmosféry, která může pomoci vyrovnat emise, které jsou obtížně omezitelné, například z dopravy nebo těžkého průmyslu. DAC také nabízí řešení pro historické emise, které již byly vypuštěny do ovzduší.

Úspěchu se podařilo dosáhnout v centru pro výzkum solární energie a vodíku Bádensko-Württembersko (ZSW) pomocí technologie Direct Air Capture (DAC). Prototyp zařízení vyvinutý ve Stuttgartu spolehlivě běží v demonstračním režimu již přes 10 000 hodin. Zařízení má kapacitu 10 tun CO2 ročně a spotřebuje asi jednu kilowatthodinu elektrické energie na jeden kilogram oxidu uhličitého.

„Pro rychlou transformaci směrem k udržitelnému energetickému systému potřebujeme nové technologie, které prokázaly svou funkčnost a které můžeme rychle přenést do velkovýroby. S 10 000 hodinami provozních zkušeností nyní ukazujeme, že naše technologie DAC funguje spolehlivě a můžeme udělat další krok v jejím rozvoji,“ vysvětluje Dr. Marc-Simon Löffler, vedoucí oddělení obnovitelných zdrojů energie a procesů ve společnosti ZSW.

Pomocí DAC technologie se oxid uhličitý (CO2) odstraňuje z atmosféry a lze jej pak využít například pro klimaticky neutrální výrobu syntetických paliv pro vozidla a letadla nebo jako surovinu v chemickém průmyslu.

„Naše technologie má mnoho výhod: je extrémně robustní, efektivní a velmi škálovatelná. Ke vzniku CO2 lze navíc užitečně využít odpadní teplo z přilehlých procesů,“ vysvětluje vědec. CO2 z atmosféry je vázán na vysokomolekulární polyethylenimin v unikátní „pračce“ a poté se uvolňuje a opět koncentruje v následném procesním kroku při teplotách kolem 100 stupňů Celsia. DAC funguje tak, že vzduch proudí přes chemikálie, které selektivně reagují s CO2 a zachycují jej, zatímco ostatní složky vzduchu procházejí. Zachycený CO2 pak může být uvolněn z chemikálií pomocí tepla nebo tlaku a skladován nebo využit. Existují různé typy DAC technologií, které se liší podle použitých chemikálií, procesů a energetických nároků.

Spotřeba energie systému DAC je nízká: pohybuje se kolem jedné kilowatthodiny na jeden kilogram oxidu uhličitého, protože velkou část potřeby energie na separaci CO2 lze pokrýt pomocí zmiňované odpadní tepelné energie. Proces vyvinutý společností ZSW boduje také svou trvale vysokou kvalitou CO2.

ZSW nyní připravuje svou technologii DAC pro průmyslové využití. Od roku 2025 bude v reálném prostředí provozován zmenšený závod s výrobní kapacitou kolem 1000 tun CO2 ročně. Toto je první krok k výrazně větším systémům DAC, které mohou snížit výrobní náklady na klimaticky neutrální CO2 na méně než 100 eur za tunu. To znamená, že následné produkty, jako jsou klimaticky neutrální syntetická paliva, bude možné vyrábět za konkurenceschopné náklady. To by otevřelo prostor pro konkurenceschopnou výrobu syntetických paliv za cenu kolem jednoho eura za litr paliva.

ZSW zároveň pracuje na zapojení průmyslu do tohoto tématu. DAC znamená nejen extrakci CO2 ze vzduchu, ale také velký potenciál tvorby přidané hodnoty pro společnosti ve strojírenství a dodavatelském průmyslu.

Zdroj CO2 je klíčový pro syntézu paliv, která probíhá pomocí elektrolytického štěpení vody na vodík a kyslík. Vodík se pak reaguje s CO2 za vzniku metanolu, který lze dále zpracovat na benzín, naftu nebo letecké palivo. Tyto paliva mají stejné fyzikální a chemické vlastnosti jako fosilní paliva, ale nezpůsobují žádné emise skleníkových plynů při spalování, protože obsahují pouze CO2, který byl dříve zachycen ze vzduchu.

DAC technologie jsou stále v raném stádiu vývoje a provozu. V současné době je v provozu zhruba 18 DAC zařízení v Kanadě, Evropě a Spojených státech. První velké DAC zařízení s kapacitou až 1 mil tun CO2/rok je ve vyspělém stádiu vývoje a očekává se, že bude fungovat v USA do poloviny 20. let. Podle scénáře Mezinárodní energetické agentury (IEA) pro dosažení nulových emisí do roku 2050 by DAC technologie měly zachytit více než 85 mil tun CO2 v roce 2030 a kolem 980 mil tun CO2 v roce 2050.

DAC technologie mohou být umístěny téměř kdekoliv na světě, pokud mají přístup k dostatečnému množství energie a infrastruktuře pro skladování nebo využití CO2.

Centrum pro výzkum solární energie a vodíku v Bádensku-Württembersku (ZSW) je německý výzkumný ústav, který se zabývá vývojem a aplikací obnovitelných zdrojů energie, zejména solární a vodíkové technologie. Založen byl v roce 1988 jako nezisková organizace a sídlí ve Stuttgartu, Ulmu a Widenu. Mezi hlavní cíle ZSW patří podpora transformace energetického systému směrem k udržitelnosti, snižování emisí skleníkových plynů a posilování konkurenceschopnosti průmyslu.

ZSW spolupracuje s univerzitami, průmyslovými partnery a veřejnými institucemi na národní i mezinárodní úrovni. Mezi nejvýznamnější projekty ZSW patří právě vývoj technologie přímého zachycování vzduchu (DAC), která umožňuje získávat oxid uhličitý z atmosféry pro výrobu syntetických paliv nebo chemických surovin, nebo spolupráce se skupinou EBZ na industrializaci technologie elektrolýzy vody, která slouží k výrobě vodíku z obnovitelné elektřiny.