Carburanti per l’aviazione sostenibili: nuove strutture ceramiche stampate in 3D per reattori solari
I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno sviluppato una tecnologia che raddoppia l’efficienza dei reattori solari destinati alla produzione di combustibili a zero emissioni di CO₂. Grazie a un’innovazione brevettata e alla stampa 3D, questa soluzione potrebbe rendere i carburanti per l’aviazione sostenibili economicamente più vantaggiosi e accessibili.
Reattori solari di nuova generazione
Al centro della ricerca vi è un reattore solare innovativo, capace di raggiungere temperature fino a 1.500 °C utilizzando la luce solare concentrata. Questo sistema consente la produzione di carburanti liquidi sintetici che risultano CO₂ neutrali. Durante la combustione, tali carburanti rilasciano nell’atmosfera la stessa quantità di CO₂ precedentemente catturata dall’aria, garantendo così un ciclo carbonico equilibrato.
Il ruolo della stampa 3D e delle strutture ceramiche
La chiave del miglioramento sta nell’utilizzo di strutture ceramiche porose realizzate con la stampa 3D. Queste strutture, composte da ossido di cerio, facilitano il processo termochimico che scinde acqua e CO₂ in gas di sintesi. Questo gas può poi essere convertito in carburanti idrocarburici liquidi, come il cherosene. Le strutture stampate in 3D sono state progettate con pori disposti in modo gerarchico, garantendo:
Migliore assorbimento della luce solare.
Uniformità nel riscaldamento della struttura.
Temperature di reazione più elevate e stabili.
Raddoppio dell’efficienza produttiva
Le precedenti strutture isotrope non erano sufficientemente efficienti nell’assorbimento della luce solare, limitando la temperatura interna del reattore. La nuova tecnologia utilizza canali e pori che convogliano la luce solare in modo ottimale, raggiungendo la temperatura massima di 1.500 °C. I test condotti hanno mostrato un raddoppio della produzione di carburante, mantenendo invariata l’intensità della radiazione solare (1.000 equivalenti solari).
Materiali e processo di stampa
La stampa 3D impiega un processo di estrusione con un inchiostro sviluppato ad hoc, contenente una concentrazione elevata di particelle di ossido di cerio. Questo approccio garantisce sia la precisione delle strutture sia le proprietà ottimali per le reazioni chimiche.
Collaborazione per la maturità commerciale
La tecnologia è stata brevettata e concessa in licenza allo spin-off dell’ETH Synhelion, che sta lavorando per portarla sul mercato. L’obiettivo è migliorare ulteriormente l’efficienza energetica del reattore e abbassare i costi di produzione dei carburanti sostenibili per l’aviazione. Questo passo potrebbe aumentare l’adozione di tali carburanti anche in altri settori industriali.
Parola agli esperti
Il prof. Aldo Steinfeld dell’ETH di Zurigo ha sottolineato:
“Questa tecnologia ha il potenziale per incrementare significativamente l’efficienza energetica dei reattori solari e rendere i carburanti sostenibili per l’aviazione economicamente più competitivi”.
Prospettive future
Sostenuta dall’Ufficio federale dell’energia svizzero, questa ricerca rappresenta un progresso significativo verso una mobilità a zero emissioni di CO₂. Oltre all’impiego nel settore aeronautico, le applicazioni di questa tecnologia potrebbero estendersi ad altri ambiti industriali che richiedono combustibili liquidi sostenibili.
