Può la Marina degli Stati Uniti trasformare l'acqua di mare in carburante per aerei?


Di sicuro possono -- beh, almeno dicono che possono. Un giorno. La Marina degli Stati Uniti potrebbe non essere in grado di creare carburante dall'acqua di mare in questo momento, ma affermano che è possibile. Perché non trasformare semplicemente l'acqua in vino, allora, se è così facile convertire l'oceano salmastro, salato e inquinato in qualcosa di più prezioso? Bene, torniamo indietro di circa 10 anni per seguire la logica progressione della teoria dell'acqua salata in carburante.

Nel 2003, un inventore di nome John Kanzius stava lavorando a un metodo per utilizzare le onde radio per colpire e distruggere le cellule tumorali senza intaccare la pelle sana circostante. Alcuni anni dopo, scoprì che la sua macchina poteva generare elettricità usando le onde radio per scacciare l'acqua salata:dopo aver colpito l'acqua con un'esplosione concentrata di onde radio, l'acqua divenne infiammabile, accendendo un fiammifero acceso. Tuttavia, l'acqua ha perso la sua infiammabilità non appena le onde radio sono state interrotte.

La macchina di Kanzius ottiene questo effetto scuotendo la composizione dell'acqua salata. L'acqua salata (come se non l'avessi già capito) è composta da due ingredienti:sale (cloruro di sodio) e acqua (idrogeno e ossigeno). Quando le onde radio penetrano nell'acqua, le molecole di idrogeno vengono sciolte e le loro normali proprietà di infiammabilità diventano più facilmente accessibili.

Uno dei trucchi per sfruttare l'energia in generale, non solo per accendere l'acqua salata, è assicurarsi che il processo possa catturare più energia di quella necessaria per azionare tutti i macchinari necessari per estrarre l'energia. In caso contrario, la produzione di energia funzionerà in perdita netta e non ha senso farlo poiché il processo non sarà sostenibile. In realtà è un'equazione un po' più complicata rispetto alla semplice misurazione dell'energia spesa rispetto all'energia generata. C'è anche l'aspetto ambientale:quanto inquinamento si è verificato per creare e far funzionare i macchinari, e l'energia appena catturata è abbastanza pulita da valerne la pena? Le risorse sono andate per sempre o sono rinnovabili? E per quanto riguarda i costi operativi correnti - la manutenzione? Il lavoro umano richiesto? Finora, l'apparato di onde radio di Kanzius non è in grado di raggiungere quelle soglie necessarie. È stato (ed è tuttora) un risultato degno di nota, ma anche altri innovatori hanno fatto progressi negli ultimi 10 anni.

Nel febbraio 2012, un'azienda giapponese chiamata Furukawa Battery ha annunciato che stava lavorando a una cella a combustibile utilizzando una tecnologia simile. La società prevede che le celle a combustibile, una volta pronte per la prima serata, costeranno circa la metà di una batteria convenzionale comparabile [fonte:Pentland]. Furukawa Battery prevede che la sua tecnologia venga utilizzata come fonte di alimentazione di riserva nelle case, con un'eventuale espansione nelle applicazioni sanitarie e tecnologiche. Tuttavia, è un po' lontano dal rifornire di carburante grandi veicoli militari.

Poi è arrivata la Marina degli Stati Uniti, con la sua enorme flotta e l'insaziabile appetito per carburante costoso. Alla fine del 2012, la Marina degli Stati Uniti ha riconosciuto che ci sarebbe voluto circa un decennio prima che l'acqua oceanica per alimentare il piano fosse plausibile ... ma è in lavorazione. Dopotutto, stanno parlando di trasformare l'acqua dell'oceano (che è un cocktail fatto di acqua salata e molte altre cose) in un vero carburante, il che è una deviazione significativa dai piani precedentemente menzionati di riempire le batterie con un sale presumibilmente molto più pulito miscela di acqua. E non solo carburante qualsiasi, ma carburante per jet JP-5, che è quello che la Marina degli Stati Uniti preferisce utilizzare per la sua considerevole flotta di veicoli aviotrasportati.

E questo carburante potrebbe teoricamente essere convertito in movimento, semplificando notevolmente la logistica del rifornimento in rotta (sebbene la Marina non abbia ancora consolidato la logistica per installare i macchinari di lavorazione su una portaerei) [fonte:Stewart].

Il seguente processo potrebbe produrre circa 100.000 galloni (378.541 litri) di JP-5 al giorno. Potrebbe anche funzionare per produrre versioni sintetiche di altri combustibili a base di idrocarburi, che potrebbero eventualmente rendere il processo più versatile. In primo luogo, un impianto di trasformazione estrarrebbe l'anidride carbonica dall'acqua (di vaga freschezza e origine). Questa anidride carbonica verrebbe immagazzinata in un modo non specificato, come una ricetta che istruisce un cuoco a mettere da parte un ingrediente. Quindi, l'acqua oceanica viene sottoposta a una procedura di osmosi inversa che produce acqua dolce - in teoria, tutto ciò accade in mare ed è per questo che il processo non può iniziare semplicemente con acqua dolce. Il secondo processo separa tutti gli atomi dell'acqua dolce -- due atomi di idrogeno per me; un atomo di ossigeno per te. Quindi, l'idrogeno incontra l'anidride carbonica dal primo passaggio e tutto passa attraverso una procedura di conversione catalitica che si traduce in acqua, calore e carburante. L'acqua e il calore possono essere utilizzati per alimentare il processo stesso o utilizzati altrove sulla nave:il processo richiede una sorta di fonte di energia esterna per mantenere in funzione tutti i macchinari (sebbene il Navy Times suggerisca che la conversione dell'energia termica oceanica o nucleare il potere (che è già un luogo comune sulle navi militari) sono i probabili contendenti per potenziare un tale sistema).

Quindi, c'è acqua e calore. Abbastanza facile da riciclare in qualche modo. E carburante. Il carburante è, ovviamente, l'obiettivo finale. Quindi, tutto questo solo per essere bruciato. Ma almeno non è stato usato come una pedina in una sorta di gioco di potere politico internazionale. Nel 2011, la Marina ha speso in media tra $ 3,50 e $ 4 al gallone (3,8 litri), per JP-5. Si stima che il nuovo JP-5 abbia un costo compreso tra $ 3 e $ 6 al gallone (3,8 litri), che diminuirà nel tempo poiché i risparmi sui costi di carburante, stoccaggio e trasporto aiutano a ripagare l'investimento iniziale.

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Nota dell'autore:la Marina degli Stati Uniti può trasformare l'acqua di mare in carburante per jet?

Queste sono le risposte che non sono riuscito a trovare. Nessuno, almeno nessuno che potrei trovare, sta parlando di altre implicazioni ambientali di questi combustibili sintetici a base di idrocarburi. Rifornire una nave o un jet non sarà mai pulito. O facile, del resto. Ma varrà sempre la pena migliorare un processo (soprattutto un processo nuovo) il più possibile.

Quindi, di questi combustibili sintetici a base di idrocarburi, sembra ragionevole presumere che, quando vengono bruciati, inquineranno alla pari delle loro controparti di origine naturale. Sto basando questa teoria principalmente sul fatto che sono ancora chiamati "idrocarburi" e non qualcosa come "idrogeno" o "acqua". La parola "carbonio" avrà probabilmente sempre una connotazione negativa, evocando immagini mentali di fuliggine. (Con l'eccezione del mio insegnante di scienze del nono anno, che era un piromane e dava costantemente fuoco a fogli di carta carbone, piegati per stare in piedi. Si sollevavano in aria mentre la carta stava per esaurirsi.) Quindi, sì, probabilmente ci sarà fumo fuligginoso e gas di scarico che emetteranno da questi motori e porte di scarico.

E cosa succede all'acqua dell'oceano che viene purificata durante il processo di produzione? I contaminanti vengono rimossi e reimmessi nell'oceano, trascinando la nave mentre si trascina? O la parte purificata è il sottoprodotto e lo stufato dell'oceano diventa parte del prodotto finale? Queste sono le domande a cui so che dovrei rispondere, ma a cui vorrei solo poter rispondere. Se riesco a convincere qualcun altro a pensarci, però, dovrò esserne felice.

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>Fonti

  • Pentland, William. "Celle a combustibile ad acqua salata - Prossimamente?" Forbes. 27 marzo 2012. (25 febbraio 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
  • Stewart, Giosuè. "Occhi della marina che trasformano l'acqua di mare in carburante per jet." Tempi della Marina. 13 ottobre 2012. (25 febbraio 2013) http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
  • Stroh, Michael. "Trasformare l'acqua in carburante". Scienza popolare. 13 novembre 2007. (25 febbraio 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel