Kan de Amerikaanse marine zeewater omzetten in vliegtuigbrandstof?

Een F / A-18E Hornet die is toegewezen aan de Dambusters van Strike Fighter Squadron (VFA) 195 wordt gelanceerd vanaf het vliegdekschip USS George Washington (CVN 73) tijdens routinematige operaties in de Zuid-Chinese Zee. Met dank aan de Amerikaanse marine, foto door Lt.Cmdr. Denver Applehans / Uitgebracht

Dat kunnen ze zeker - nou ja, ze zeggen tenminste dat ze het kunnen. Ooit. De Amerikaanse marine kan momenteel misschien geen brandstof uit zeewater maken, maar ze beweren dat het mogelijk is. Waarom verander je water dan niet gewoon in wijn, als het zo gemakkelijk is om de brakke, zoute, vervuilde oceaan om te zetten in iets waardevollers? Laten we ongeveer 10 jaar teruggaan om de logische progressie van de zoutwater-brandstof-theorie te volgen.

In 2003 werkte een uitvinder genaamd John Kanzius aan een methode om radiogolven te gebruiken om kankercellen te richten en te vernietigen zonder de nabijgelegen gezonde huid aan te tasten. Een paar jaar later ontdekte hij dat zijn machine elektriciteit kon opwekken door de radiogolven te gebruiken om zout water te zappen - nadat hij het water had geraakt met een geconcentreerde radiogolfontploffing, werd het water ontvlambaar en ontstak het uit een aangestoken lucifer. Het water verloor echter zijn ontvlambaarheid zodra de radiogolven werden gestopt.

De machine van Kanzius bereikt dit effect door de samenstelling van het zoute water door elkaar te schudden. Zout water (alsof je dit niet al had kunnen bedenken) bestaat uit twee ingrediënten: zout (natriumchloride) en water (waterstof en zuurstof). Wanneer de radiogolven het water binnendringen, worden de waterstofmoleculen losgeschud en worden hun normale eigenschappen van ontvlambaarheid gemakkelijker toegankelijk.

Een van de trucs om energie in het algemeen te benutten - niet alleen zout water aan te steken - is ervoor te zorgen dat het proces meer energie kan opvangen dan nodig is om alle benodigde machines te bedienen om de energie te extraheren. Anders werkt de energieopwekking met een nettoverlies en dat heeft geen zin, omdat het proces niet duurzaam zal zijn. Het is eigenlijk een iets gecompliceerder vergelijking dan simpelweg het meten van verbruikte energie versus opgewekte energie. Er is ook het milieuaspect: hoeveel vervuiling heeft zich voorgedaan bij het maken en bedienen van de machine en is de nieuw opgevangen energie schoon genoeg om het waard te zijn? Zijn de middelen voorgoed verdwenen of zijn ze hernieuwbaar? En hoe zit het met de lopende exploitatiekosten - het onderhoud? De vereiste menselijke arbeid? Tot dusverre kan het radiogolfapparaat van Kanzius niet voldoen aan die noodzakelijke drempels. Het was (en is nog steeds) een opmerkelijke prestatie, maar ook andere innovators hebben de afgelopen 10 jaar vooruitgang geboekt.

In februari 2012 kondigde het Japanse bedrijf Furukawa Battery aan dat het bezig was met een brandstofcel met vergelijkbare technologie. Het bedrijf verwacht dat de brandstofcellen, wanneer ze klaar zijn voor prime time, ongeveer de helft minder zullen kosten dan een vergelijkbare conventionele batterij [bron: Pentland]. Furukawa Battery stelt zich voor dat zijn technologie wordt gebruikt als een bron van back-upstroom in huizen, met eventuele uitbreiding naar toepassingen in de gezondheidszorg en technologie. Maar toch, dat is een beetje ver verwijderd van het tanken van grote militaire voertuigen.

Toen kwam de Amerikaanse marine, met zijn enorme vloot en onverzadigbare honger naar dure brandstof. Eind 2012 erkende de Amerikaanse marine dat het ongeveer een decennium zou duren voordat hun plan voor de brandstofvoorziening van het oceaanwater aannemelijk was ... maar het is in de maak. Ze hebben het tenslotte over het omzetten van oceaanwater (een cocktail gemaakt van zout water en veel andere dingen) in echte brandstof, wat een aanzienlijke afwijking is van de eerder genoemde plannen om batterijen te vullen met een vermoedelijk veel schoner zout watermengsel. En niet zomaar brandstof, maar JP-5 vliegtuigbrandstof, wat de Amerikaanse marine het liefst gebruikt voor zijn aanzienlijke vloot van luchtvoertuigen.

En deze brandstof zou theoretisch on-the-go kunnen worden omgezet, waardoor de logistiek van het bijtanken onderweg aanzienlijk wordt vereenvoudigd (hoewel de marine de logistiek van het monteren van de verwerkingsmachines op een vliegdekschip nog moet verstevigen) [bron: Stewart].

Het volgende proces zou ongeveer 100.000 gallons (378.541 liter) JP-5 per dag kunnen maken. Het zou ook kunnen werken om synthetische versies van andere op koolwaterstof gebaseerde brandstoffen te produceren, waardoor het proces uiteindelijk veelzijdiger zou kunnen worden. Ten eerste zou een verwerkingsbedrijf de koolstofdioxide uit het water halen (van vage versheid en oorsprong). Deze koolstofdioxide zou op een niet-gespecificeerde manier worden opgeslagen, zoals een recept dat een kok instrueert dat een ingrediënt opzij moet worden gezet. Vervolgens wordt oceaanwater onderworpen aan een omgekeerde osmoseprocedure die zoet water produceert - theoretisch gebeurt dit allemaal op zee en daarom kan het proces niet zomaar beginnen met zoet water. Het tweede proces scheidt alle atomen van zoet water - voor mij twee waterstofatomen; één zuurstofatoom voor jou. Vervolgens ontmoet de waterstof de kooldioxide uit de eerste stap en gaat het allemaal door een katalytische omzettingsprocedure die resulteert in water, warmte en brandstof. Het water en de warmte kunnen worden gebruikt om het proces zelf van stroom te voorzien of elders op het schip worden gebruikt - het proces vereist een soort externe energiebron om alle machines draaiende te houden (hoewel de Navy Times suggereert dat thermische energieomzetting in de oceaan of nucleaire energie macht (die al gemeengoed is op militaire schepen) zijn de waarschijnlijke kanshebbers om een ​​dergelijk systeem te gebruiken).

Er is dus water en warmte. Makkelijk genoeg om op de een of andere manier te recyclen. En brandstof. De brandstof is natuurlijk het uiteindelijke doel. Dus dat alles om te worden verbrand. Maar het werd tenminste niet gebruikt als een pion in een soort internationaal politiek machtsspel. In 2011 gaf de marine gemiddeld tussen $ 3,50 en $ 4 per gallon (3,8 liter) uit voor JP-5. De nieuwe JP-5 kost naar schatting tussen de $ 3 en $ 6 per gallon (3,8 liter), wat in de loop van de tijd zal afnemen omdat kostenbesparingen door brandstof, opslag en transport de initiële investering helpen terugbetalen..

Opmerking van de auteur: kan de Amerikaanse marine zeewater in vliegtuigbrandstof veranderen??

Dit zijn de antwoorden die ik niet kon vinden. Niemand - althans niemand die ik kon vinden - heeft het over andere gevolgen voor het milieu van deze synthetische koolwaterstofbrandstoffen. Het tanken van een schip of een jet zal nooit schoon zijn. Of gemakkelijk, wat dat betreft. Maar het zal altijd de moeite waard zijn om een ​​proces (vooral een nieuw proces) zoveel mogelijk te verbeteren.

Dus van deze synthetische brandstoffen op koolwaterstofbasis lijkt het redelijk om aan te nemen dat ze bij verbranding op gelijke voet zullen vervuilen als hun natuurlijk afgeleide tegenhangers. Ik baseer die theorie voornamelijk op het feit dat ze nog steeds "koolwaterstoffen" worden genoemd en niet zoiets als "waterstof" of "water". Het woord "koolstof" zal waarschijnlijk altijd een negatieve connotatie hebben en mentale beelden van roet oproepen. (Met uitzondering van mijn wetenschapsleraar van de negende klas, die pyromaan was en voortdurend vellen carbonpapier in brand zette, gevouwen om rechtop te staan. Ze gingen de lucht in als het papier bijna opbrandde.) Dus, ja, er komt waarschijnlijk roetige rook en uitlaatgassen uit deze motoren en uitlaatpoorten.

En wat gebeurt er met het oceaanwater dat tijdens het productieproces wordt gezuiverd? Worden de verontreinigingen eruit gehaald en terug in de oceaan gestopt, terwijl ze het schip achterna gaan terwijl het voortsjaagt? Of is het gezuiverde deel het bijproduct en wordt de stoofpot van de oceaan onderdeel van het eindproduct? Dit zijn de vragen waarvan ik weet dat ik ze moet beantwoorden, maar waarvan ik alleen zou willen dat ik ze kon beantwoorden. Als ik echter iemand anders aan het denken kan zetten, zal ik daar blij mee moeten zijn.

gerelateerde artikelen

• Kan auto's van brandstof voorzien met zout water?
• Hoe Biodiesel werkt
• Hoe een waterstofgestookte benzinemotor werkt
• Hoe kunnen algen worden omgezet in biobrandstof?
• Is biobrandstof een redelijk (en veilig) alternatief voor vliegtuigbrandstof??

Bronnen

• Pentland, William. "Zoutwaterbrandstofcellen - binnenkort beschikbaar?" Forbes. 27 maart 2012. (25 februari 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
• Stewart, Joshua. "Navy-ogen veranderen zeewater in vliegtuigbrandstof." Navy Times. 13 oktober 2012. (25 februari 2013) http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
• Stroh, Michael. "Water in brandstof veranderen." Populaire wetenschap. 13 november 2007. (25 februari 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel