Une tour solaire produit du carburant durable pour avion à partir de CO2 et d’eau

Des chercheurs suisses ont conçu une infrastructure innovante utilisant l’eau, le dioxyde de carbone et la lumière solaire pour produire un carburant pour avion neutre en carbone, qui pourrait accélérer la transition énergétique du secteur aéronautique.

Utiliser l’énergie solaire pour produire du carburant durable

Fortement tributaire du kérosène, carburant généralement dérivé du pétrole brut, le secteur de l’aviation est responsable d’environ 5 % des émissions anthropiques mondiales à l’origine du changement climatique. Actuellement, aucune alternative propre n’est disponible pour alimenter les vols commerciaux long-courriers à l’échelle mondiale. Dans le cadre du projet SUN-to-LIQUID de l’Union européenne, une équipe de scientifiques de l’ETH Zurich a mis au point une tour solaire capable de produire des carburants de substitution synthétiques.

« La quantité de CO2 émise lors de la combustion de ce type de carburant dans un moteur à réaction est égale à celle consommée lors de sa production dans l’installation solaire », explique Aldo Steinfeld, auteur principal de l’article détaillant l’approche, publiée dans la revue Joule. « Ce qui le rend techniquement neutre en carbone, en particulier si nous utilisons le CO2 capturé directement dans l’air comme ingrédient. »

Installée en Espagne, l’infrastructure pilote comporte 169 panneaux réfléchissants qui suivent la course de notre astre et redirigent son rayonnement sur une tour au sommet de laquelle se trouve un réacteur solaire. L’énergie ainsi concentrée va entraîner des cycles de réaction d’oxydoréduction dans le réacteur, qui renferme une structure poreuse faite d’oxyde de cérium.

N’étant pas consommé dans le processus et pouvant être réutilisé à l’infini, l’oxyde de cérium convertit l’eau et le CO2 injectés dans le réacteur en gaz de synthèse (mélange d’hydrogène et de monoxyde de carbone), qui est ensuite envoyé dans un convertisseur gaz-liquide, où il est finalement transformé en carburants hydrocarbonés liquides, incluant le kérosène et le diesel.

Dépasser les 15 % d’efficacité

Si la production de carburant pour avion à l’aide de l’énergie solaire avait été précédemment explorée, les tentatives avaient été en grande partie réalisées en laboratoire. Au cours d’un essai « grandeur nature » de neuf jours, le rendement énergétique du réacteur solaire de l’ETH Zurich a atteint 4 %. Les chercheurs suisses travaillent activement à l’amélioration de leur approche afin de dépasser rapidement les 15 %.

Cela passera notamment par l’optimisation de la structure de l’oxyde de cérium pour qu’il absorbe davantage de rayonnement solaire, ainsi que la récupération et la réutilisation de la chaleur libérée pendant les cycles d’oxydoréduction.

Selon Steinfeld, le carburant obtenu est entièrement compatible avec l’infrastructure aéronautique existante (stockage, distribution et utilisation finale dans les moteurs à réaction) et peut également être mélangé avec du kérosène d’origine fossile.