Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали систему, которая использует солнечный свет для производства авиационного топлива без выбросов CO2. Технология способна заменить ископаемое топливо в ключевых химических процессах, снизив углеродный след авиации.

Проблема декарбонизации авиации остаётся одной из самых сложных в энергетическом переходе. Современные самолёты требуют топлива с высокой энергоёмкостью, которое пока что невозможно полностью заменить батареями или водородом. Новая разработка решает эту задачу, преобразуя солнечную энергию в тепло, необходимое для синтеза углеводородов.

Сердце системы — фототермокаталитический реактор с поглощением солнечного света. Многослойная конструкция из кремния, германия, золота и серебряной основы позволяет улавливать до 95% солнечного спектра, минимизируя потери тепла. Германий, например, эффективно поглощает инфракрасное излучение, а золотой слой отражает тепло обратно в систему. В лабораторных испытаниях поглотитель нагревался до 249°C под солнечным светом стандартной интенсивности и до 130°C в пасмурных условиях. Это достаточно для запуска химических реакций без дополнительных источников энергии.

Установка успешно провела олигомеризацию этилена — процесс соединения коротких молекул в длинные цепочки, необходимые для авиатоплива. В результате получились жидкие углеводороды с 7–26 атомами углерода, полностью соответствующие требованиям к реактивному топливу. При этом этилен для реакции можно производить «зелёным» способом: команда показала, как получать его из CO2, воды и солнечного света.

Теперь у нас есть замкнутый цикл: CO2 из воздуха превращается в топливо без углеродного следа

соавтор работы Айсулу Айтбекова

Технология обладает рядом особенностей, упрощающих её внедрение: реактор не требует дорогостоящих систем слежения за солнцем, что значительно снижает затраты. Модульная конструкция позволяет использовать уже существующие линии по производству солнечных панелей, ускоряя масштабирование. Кроме того, в отличие от установок с концентрацией солнечного излучения, новая система сохраняет работоспособность даже в условиях облачности — критичное преимущество для регионов с переменным климатом.

Систему можно адаптировать для промышленности уже в ближайшие годы. Сейчас учёные работают над повышением эффективности поглотителя и тестируют реактор в реальных условиях. Если эксперименты пройдут успешно, то к 2035 году такие установки смогут обеспечивать до 10% потребностей авиации в топливе. Следующий шаг — объединение реактора с установками для улавливания CO2 из атмосферы. Это позволит создать полноценную «солнечную нефтехимию», сократив зависимость человечества от ископаемых ресурсов.