La Marina degli Stati Uniti può trasformare l'acqua di mare in carburante per aviogetti?

Un F / A-18E Hornet assegnato al Dambusters of Strike Fighter Squadron (VFA) 195 viene lanciato dalla portaerei USS George Washington (CVN 73) durante le operazioni di routine nel Mar Cinese Meridionale. Per gentile concessione della US Navy, foto del tenente Cmdr. Denver Applehans / rilasciato

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 sostengono che sia possibile. Perché non trasformare l'acqua in vino, se è così facile trasformare 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 combustibile.

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 vicina. Alcuni anni dopo, scoprì che la sua macchina poteva generare elettricità usando le onde radio per fare zapping sull'acqua salata: dopo aver colpito l'acqua con un'esplosione di onde radio concentrate, l'acqua diventava infiammabile, accendendo un fiammifero acceso. L'acqua ha perso la sua infiammabilità, tuttavia, 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 quanta ne serva per far funzionare tutti i macchinari necessari per estrarre l'energia. Altrimenti, la generazione 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 della 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 esaurite definitivamente o sono rinnovabili? E per quanto riguarda i costi operativi correnti: la manutenzione? Il lavoro umano richiesto? Finora, l'apparato a onde radio di Kanzius non può soddisfare le soglie necessarie. È stato (ed è tuttora) un risultato degno di nota, ma anche altri innovatori hanno compiuto progressi negli ultimi 10 anni.

Nel febbraio 2012, un'azienda giapponese chiamata Furukawa Battery ha annunciato che stava lavorando a una cella a combustibile che utilizza una tecnologia simile. L'azienda prevede che le celle a combustibile, quando saranno 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 backup nelle case, con un'eventuale espansione nelle applicazioni sanitarie e tecnologiche. Ma ancora, è un po 'lontano dal rifornire di carburante grandi veicoli militari.

Poi è arrivata la Marina degli Stati Uniti, con la sua flotta enorme e un appetito insaziabile per il carburante costoso. Alla fine del 2012, la Marina degli Stati Uniti ha riconosciuto che ci sarebbe voluto circa un decennio prima che il loro piano per il rifornimento dell'acqua oceanica 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 carburante reale, 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 qualsiasi carburante, ma JP-5 jet fuel, che è quello che la US Navy preferisce usare per la sua considerevole flotta di veicoli aviotrasportati.

E questo carburante potrebbe essere teoricamente convertito in movimento, semplificando notevolmente la logistica del rifornimento in rotta (sebbene la Marina non abbia ancora consolidato la logistica per il montaggio dei 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 lavorazione 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 dell'oceano viene sottoposta a una procedura di osmosi inversa che produce acqua dolce - in teoria, tutto questo accade in mare ed è per questo che il processo non può iniziare semplicemente con acqua dolce. Il secondo processo separa tutti gli atomi di 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 usati 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 comune sulle navi militari) sono i probabili contendenti per spremere un tale sistema).

Quindi, ci sono 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 costerà tra $ 3 e $ 6 al gallone (3,8 litri), il che diminuirà nel tempo poiché i risparmi sui costi di carburante, stoccaggio e trasporto aiutano a ripagare l'investimento iniziale.

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

Queste sono le risposte che non sono riuscito a trovare. Nessuno - almeno nessuno che ho trovato - parla di altre implicazioni ambientali di questi combustibili sintetici a base di idrocarburi. Alimentare una nave o un jet non sarà mai pulito. O facile, se è per questo. Ma varrà sempre la pena di migliorare il più possibile un processo (soprattutto un nuovo processo).

Quindi, di questi combustibili sintetici a base di idrocarburi, sembra ragionevole presumere che quando vengono bruciati, inquineranno alla pari con le loro controparti di derivazione naturale. Baso 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 della nona elementare, che era un piromane e dava costantemente fuoco a fogli di carta carbone, piegati per stare in piedi. Si alzavano in aria quando il foglio era vicino a bruciare.) Quindi, sì, probabilmente ci saranno fumo fuligginoso e gas di scarico emessi da questi motori e dalle luci di scarico.

E cosa succede all'acqua dell'oceano che viene purificata durante il processo di produzione? I contaminanti vengono eliminati e rimessi nell'oceano, trascinando la nave mentre avanza? O la parte purificata è il sottoprodotto e lo stufato dell'oceano diventa parte del prodotto finale? Queste sono le domande a cui so di dover 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, Joshua. "Gli occhi della marina trasformano l'acqua di mare in carburante per aviogetti". Navy Times. 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