میکرو راکتور دانشگاه هیوستون CO2 را با استفاده از انرژی تجدیدپذیر به سوخت پاک تبدیل می‌کند

پروژه‌ای پیشگامانه با هدف تحول تولید سوخت پایدار توسط وزارت انرژی ایالات متحده و برنامه پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته - انرژی (ARPA-E) مبلغ ۳.۶ میلیون دلار بودجه دریافت کرده است.

این پروژه که به نام PRIME-Fuel شناخته می‌شود، به رهبری SRI، یک موسسه تحقیقاتی غیرانتفاعی، با همکاری دانشگاه هیوستون (UH) در حال انجام است.

هدف این پروژه توسعه فناوری میکرو راکتور مدولاری است که دی‌اکسید کربن (CO2) را با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به متانول تبدیل می‌کند.

پروژه PRIME-Fuel و تأثیر آن

PRIME-Fuel بخشی از برنامه وسیع‌تر $۴۱ میلیون دلاری ARPA-E به نام برنامه انرژی تجدیدپذیر بدون شبکه برای تولید مایعات اقتصادی و ذخیره‌سازی بلندمدت (GREENWELLS) است. این برنامه به دنبال توسعه فناوری‌هایی است که از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید برای تولید سوخت‌های مایع پایدار استفاده کنند.

این سوخت‌ها می‌توانند به همان روش سوخت‌های فسیلی سنتی مانند بنزین یا نفت حمل و ذخیره شوند. فناوری‌های در حال توسعه به تولید سوخت‌های مایع تجدیدپذیری کمک می‌کنند که می‌توانند به عنوان جایگزین‌های پاک در بخش‌هایی مانند حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند.

وزیر انرژی ایالات متحده، جنیفر م. گرانهولم، در بیانیه مطبوعاتی ARPA-E گفت: "تولید سوخت از انرژی‌های تجدیدپذیر به‌صورت مایع می‌تواند به افزایش کارایی انرژی‌های تجدیدپذیر کمک کند و در عین حال به اهداف دولت بایدن-هریس برای ایجاد اقتصادی مبتنی بر انرژی پاک کمک کند."

تولید پایدار متانول: تغییردهنده بازی

متانول، اگر نادرست استفاده شود ممکن است مضر باشد، اما این پتانسیل را دارد که به عنصری کلیدی در آینده انرژی پایدار تبدیل شود. پروژه PRIME-Fuel به دنبال این است که متانول را به عنوان حامل انرژی پاک و تجدیدپذیر تولید کند. همچنین می‌تواند به عنوان سوخت با چگالی انرژی بالا خدمت کند که جایگزین سوخت‌های فسیلی در کاربردهای مختلف شود.

علاوه بر این، متانول یک ماده شیمیایی خوراک ارزشمند است که در بسیاری از محصولات روزمره، از جمله بسته بندی مواد غذایی که طول عمر آن را افزایش می‌دهد، استفاده می‌شود.

پراوین بولینی، دانشیار مهندسی شیمی در UH گفت: "فناوری توسعه‌یافته در اینجا راهی برای تولید متانول با هزینه کم و با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر دورافتاده، از جمله در کشورهای در حال توسعه فراهم می‌کند."

به گفته بولینی، متانول یک "ماده شیمیایی پلتفرم" است، به این معنا که می‌توان از آن برای تولید انواع مختلفی از مواد شیمیایی و محصولات استفاده کرد. پروژه PRIME-Fuel از مدل‌سازی ریاضی پیشرفته و فناوری چاپ مشترک SRI برای طراحی و ساخت یک میکرو راکتور که توانایی تبدیل دی‌اکسید کربن به متانول با استفاده از انرژی تجدیدپذیر دارد، بهره خواهد برد. یکی از ویژگی‌های برجسته میکرو راکتور قابلیت ادامه تولید متانول حتی وقتی که عرضه انرژی تجدیدپذیر به ۵ درصد ظرفیت کاهش می‌یابد، است.

بولینی توضیح داد که این کار از طریق الگوریتم‌ها و سیستم‌های نظارت بلادرنگ پیشرفته انجام می‌شود.

آینده PRIME-Fuel و انرژی تجدیدپذیر

تیم PRIME-Fuel، که شامل اعضای هیئت علمی UH و سوری بالاکوتایا و پراوین بولینی است، به دنبال توسعه نمونه اولیه‌ای از میکرو راکتور است که ۳۰ مژ در روز متانول تولید کند و به اهداف بهره‌وری انرژی و بازده فرآیند برسد. هنگامی که به یک کارخانه با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات برق گسترش یابد، میکرو راکتور می‌تواند به قیمت پایین ۲۲۵ تن متانول در روز تولید کند، در حالی که انتشارها را بیش از ۸۸ درصد کاهش دهد.

راهول پاندی، دانشمند ارشد در SRI و محقق اصلی پروژه، به پتانسیل گسترده‌تر این فناوری اشاره کرد: "در حال حاضر، ما به دنبال تولید متانول هستیم، اما این فناوری می‌تواند در واقع به گونه‌ای گسترده‌تر در حامل‌های انرژی و مواد شیمیایی دیگر اعمال شود."

تیم PRIME-Fuel به همکاری با شرکای خود از بخش‌های شیمیایی و سوخت‌های تجدیدپذیر ادامه خواهد داد تا فناوری را بیشتر توسعه دهد. پس از تکمیل نمونه اولیه، تیم قصد دارد تا فناوری را به بازار عرضه کند و احتمالاً در حدود پنج سال آینده به بازار عرضه شود.

"ما معتقدیم که PRIME-Fuel نقشی اساسی در گذار به راه‌حل‌های انرژی پایدار ایفا خواهد کرد،" پاندی گفت. با استفاده از انرژی تجدیدپذیر برای تولید متانول، پروژه یک راه‌حل پاک و مقرون به‌صرفه برای کمک به مبارزه با تغییرات اقلیمی و ارائه منابع ارزشمند برای صنایع مختلف ارائه می‌دهد.