.jpg)
Шведский ученый Йоаким Харальдссон из Лундского университета предложил рассмотреть алюминий как новое экологически чистое топливо для морских судов. Он проанализировал десятки научных работ, провел собственные расчеты и пришел к выводу, что этот металл может сыграть заметную роль в снижении выбросов CO2 в судоходстве. Конечно, для практического применения технологии предстоит решить ряд технических и экономических задач. Но если это удастся, можно будет получить не только новый источник чистой энергии, но и замкнутую систему использования материала, который можно многократно перерабатывать.
Сегодня мировой торговый флот почти полностью работает на тяжелом ископаемом топливе. Международное судоходство ежегодно потребляет около 2 560 ТВт·ч энергии и выбрасывает примерно 699 млн. тонн CO2. Кроме того, судовые двигатели выделяют оксиды серы и азота, которые загрязняют воздух в прибрежных районах.
Однако существующие альтернативы, такие как биотопливо, водород, аммиак или аккумуляторы, имеют свои ограничения. Где-то не хватает ресурсов, где-то слишком низкая энергетическая плотность, а кое-где возникают сложности с хранением и транспортировкой. Поэтому ученые продолжают искать новые решения.
Одним из таких решений может стать алюминий. Идея использовать его в качестве топлива не нова. Первые эксперименты проводились еще в середине прошлого века. Но Йоаким Харальдссон впервые подробно оценил эту концепцию именно для морского транспорта.
Алюминий не является источником энергии сам по себе. Он работает как носитель энергии. При производстве металла в него вкладывается, например, электричество от солнечных или ветровых станций. Затем на борту судна эта энергия высвобождается при окислении алюминия. Реакция может идти при сжигании металла в кислороде или при его взаимодействии с водой. Во втором случае дополнительно образуется водород. Оба процесса выделяют большое количество тепла, которое можно использовать для работы турбин, генераторов или двигателей.
Главная техническая проблема заключается в том, что алюминий покрывается тонкой оксидной пленкой, когда контактирует с воздухом или водой. Эта пленка мешает дальнейшей реакции. Чтобы ее преодолеть, металл нужно активировать, измельчить в порошок, добавить щелочи или соли, либо нагреть до расплавления.
Исследование также описывает полный цикл использования алюминия как топлива. После реакции на борту остаются твердые оксиды или гидроксиды алюминия. Их не выбрасывают в море, а собирают и возвращают в порт. Там эти соединения можно снова превратить в металлический алюминий с помощью электролиза. Таким образом, образуется замкнутый цикл. Металл используется для получения энергии, затем перерабатывается и снова возвращается в систему. Однако для этого потребуется новая инфраструктура в портах для хранения топлива и приема продуктов реакции.
Расчеты показывают, что по объему запасаемой энергии алюминий более чем вдвое превосходит метанол и аммиак, хотя уступает мазуту по массе. Для контейнеровоза, следующего из Китая в Европу, потребуются примерно 6 тысяч тонн алюминия. Образующиеся продукты реакции займут дополнительное пространство, но это составит всего около 1-2,5% грузовой вместимости судна. По мере реакции корабль становится немного тяжелее, поскольку оксиды алюминия весят больше исходного металла. Это увеличивает расход энергии, но лишь на несколько процентов.
Еще одна проблема заключается в доступности алюминия. Сейчас в мире производят примерно 71 млн. тонн этого продукта, и большая его часть используется в строительстве, транспорте и промышленности. Переработка отходов сможет покрыть лишь до 17% возможного спроса.
Пока алюминий проигрывает мазуту и метанолу по стоимости получаемой энергии. Но ситуация может измениться. Например, использование алюминиевого лома, который сложно переработать обычными способами, может снизить цену топлива. Кроме того, новые технологии производства алюминия и более эффективные судовые энергетические установки также могут улучшить экономические перспективы этой идеи.
