Aluminium zamiast węgla? Amerykański startup testuje paliwo o zerowej emisji CO₂

Startup Found Energy z Bostonu przygotowuje się do największego w historii testu wykorzystania aluminium jako paliwa bezemisyjnego. Jeśli eksperyment się powiedzie, złom aluminiowy może stać się nowym źródłem energii dla przemysłu ciężkiego.

Na pierwszy rzut oka wygląda to jak zwykły eksperyment chemiczny: rozdrobniona puszka po napoju znika w chmurze pary i – choć niewidocznie – uwalnia wodór. „Wystarczy dodać trochę wody, żeby reakcja trwała dalej” – tłumaczy Peter Godart, założyciel i dyrektor generalny Found Energy. „To woda o temperaturze pokojowej, a mimo to natychmiast zaczyna wrzeć. Na kuchence trwałoby to dłużej”.

Firma, założona w 2022 roku w Bostonie, pracuje nad wykorzystaniem energii zawartej w zużytym aluminium do zasilania procesów przemysłowych bez udziału paliw kopalnych. Teraz Found Energy przygotowuje się do uruchomienia największego na świecie reaktora aluminiowo-wodnego – urządzenia, które ma dostarczać ciepło i wodór jednemu z amerykańskich zakładów produkcyjnych.

W ramach pilotażu instalacja zostanie zainstalowana w fabryce narzędzi na południowym wschodzie USA. Co istotne, reaktor będzie zasilany odpadami aluminiowymi pochodzącymi z samego zakładu, co czyni proces potencjalnie samowystarczalnym.

Jak działa aluminium jako paliwo

Aluminium ma wyjątkowo wysoką gęstość energetyczną – ponad dwukrotnie większą niż olej napędowy i prawie ośmiokrotnie większą niż wodór w przeliczeniu na objętość. Gdy metal reaguje z wodą lub tlenem z powietrza, powstają tlenki glinu, a przy tym wydzielane są ciepło i wodór – czyli czyste nośniki energii.

Problem w tym, że reakcja ta naturalnie się zatrzymuje. Na powierzchni metalu błyskawicznie tworzy się cienka warstwa tlenku, która „uszczelnia” aluminium i uniemożliwia dalsze spalanie. Jak mówi Godart, „to jak ogień, który sam się gasi”.

Aby obejść ten problem, inżynierowie Found Energy opracowali specjalny katalizator z ciekłego metalu, który wnika w mikrostrukturę aluminium i zapobiega tworzeniu się blokującej warstwy tlenku. W efekcie metal może reagować z wodą w sposób ciągły, uwalniając duże ilości energii cieplnej i wodoru.

„Zamiast próbować przyspieszyć reakcję na powierzchni katalizatora, odwróciliśmy logikę – rozpuściliśmy katalizator w samym aluminium” – tłumaczy Godart. Kluczowy skład chemiczny pozostaje tajemnicą, ale wiadomo, że materiał nie zawiera rtęci i opiera się na zasadach znanych z badań nad mieszaninami galu i indu.

Od kosmicznych pomysłów do przemysłowych zastosowań

Pomysł wykorzystania aluminium jako paliwa nie jest nowy. Nad podobnymi koncepcjami pracowano już w latach 80., jednak ich efektywność okazała się zbyt niska w stosunku do energii potrzebnej do wytworzenia metalu. „To pomysł, który wraca co kilka lat – i zawsze wydawał się szalony” – komentuje Geoff Scamans, metalurg z Brunel University w Londynie.

Godart nie kryje, że inspiracja przyszła z innego świata – dosłownie. Jako naukowiec NASA pracował nad projektami aluminiowych robotów, które mogłyby zużywać swoje elementy jako paliwo podczas badań lodowych księżyców Jowisza. Gdy program został wstrzymany, postanowił przenieść ideę z kosmosu na Ziemię.

Nowe życie złomu

Jeśli technologia Found Energy się sprawdzi, może otworzyć nowy rynek dla recyklingu aluminium. Metal ten jest jednym z najczęściej przetwarzanych surowców na świecie, ale duża część złomu trafia dziś do ponownego przetopu – procesu energochłonnego i emisyjnego.

Nowe podejście pozwoliłoby wykorzystać ten sam surowiec bez konieczności przetapiania, przekształcając go bezpośrednio w energię cieplną i wodór. To rozwiązanie mogłoby znaleźć zastosowanie w sektorach trudnych do elektryfikacji – takich jak produkcja cementu, hutnictwo czy przemysł chemiczny – gdzie zapotrzebowanie na wysokotemperaturowe ciepło wciąż generuje ogromne emisje CO₂.

Energia przyszłości czy ślepy zaułek?

Nie wszyscy są przekonani, że aluminium stanie się paliwem przyszłości. Krytycy wskazują na koszt energetyczny i środowiskowy produkcji metalu, który wciąż wymaga dużych ilości energii elektrycznej – często pochodzącej z węgla. Zwolennicy odpowiadają, że jeśli surowcem będzie złom, a nie świeżo rafinowana ruda, bilans energetyczny może się radykalnie poprawić.

Źródło: technologyreview.com