Kan den amerikanske marinen gjøre sjøvann til jetbrensel?

Et F / A-18E Hornet tildelt Dambusters of Strike Fighter Squadron (VFA) 195-sjøsettinger fra hangarskipet USS George Washington (CVN 73) under rutinemessige operasjoner i Sør-Kinahavet. Med tillatelse av U.S. Navy, foto av lensmann Cmdr. Denver Applehans / Utgitt

De kan sikkert - vel, i det minste sier de at de kan. En dag. Den amerikanske marinen vil kanskje ikke kunne lage drivstoff fra sjøvann akkurat nå, men de hevder det er mulig. Hvorfor ikke bare gjøre vann til vin, da, hvis det er så enkelt å gjøre det brakkete, salte, forurensede havet til noe mer verdifullt? La oss gå rundt ti år tilbake for å følge den logiske utviklingen av saltvann-til-brensel-teorien.

I 2003 arbeidet en oppfinner ved navn John Kanzius med en metode for å bruke radiobølger for å målrette og ødelegge kreftceller uten å påvirke sunn hud i nærheten. Noen år senere oppdaget han at maskinen hans kunne generere strøm ved å bruke radiobølgene for å zappe saltvann - etter å ha truffet vannet med en konsentrert radiobølgesprengning, ble vannet brennbart og antennet av en tent fyrstikk. Vannet mistet imidlertid brennbarheten så snart radiobølgene ble stoppet.

Kanzius 'maskin oppnår denne effekten ved å riste opp sammensetningen av saltvannet. Saltvann (som om du ikke kunne ha funnet ut av dette allerede) er laget av to ingredienser: salt (natriumklorid) og vann (hydrogen og oksygen). Når radiobølgene trenger inn i vannet, ristes hydrogenmolekylene løs, og deres normale egenskaper for brennbarhet blir lettere tilgjengelig.

Et av triksene for å utnytte energi generelt - ikke bare å tenne saltvann - er å sørge for at prosessen kan fange opp mer energi enn det tar å betjene alle nødvendige maskiner for å utvinne energien. Ellers vil energiproduksjonen fungere med et nettotap, og det er ikke noe poeng i å gjøre det siden prosessen ikke vil være bærekraftig. Det er faktisk litt mer komplisert ligning enn bare å måle energi brukt kontra energi generert. Det er også miljøaspektet - hvor mye forurensing oppsto for å lage og betjene maskineriet, og er den nyfanget energi ren nok til å være verdt det? Er ressursene borte for godt, eller er de fornybare? Og hva med de pågående driftskostnadene - vedlikeholdet? Menneskelig arbeidskraft som kreves? Så langt kan ikke Kanzius 'radiobølgjepparat oppfylle de nødvendige terskler. Det var (og er fortsatt) en bemerkelsesverdig prestasjon, men andre innovatører har gjort fremskritt de siste 10 årene.

I februar 2012 kunngjorde et japansk firma som heter Furukawa Battery at det arbeidet med en brenselcelle ved bruk av lignende teknologi. Selskapet forventer at brenselcellene, når de er klare for prime time, vil koste omtrent halvparten så mye som et sammenlignbart, konvensjonelt batteri [kilde: Pentland]. Furukawa Battery ser for seg at teknologien skal brukes som en kilde til sikkerhetskopieringskraft i hjemmet, med eventuell utvidelse til helsetjenester og teknologiprogrammer. Men likevel, det er litt langt unna tanken til store militære kjøretøyer.

Den amerikanske marinen, med sin enorme flåte og umettelige appetitt på dyrt drivstoff, fulgte med. På slutten av 2012 erkjente den amerikanske marinen at det ville ta omtrent et tiår før deres havvann til drivstoffplanen var plausibel ... men det er i verkene. Tross alt snakker de om å gjøre havvann (som er en cocktail laget av saltvann og mye annet) til faktisk drivstoff, som er et betydelig avvik fra de tidligere nevnte planene om å fylle batterier med et antagelig mye renere salt vannblanding. Og ikke bare noe drivstoff, men JP-5 jet-drivstoff, som er det den amerikanske marinen foretrekker å bruke til sin betydelige flåte av luftbårne kjøretøy.

Og dette drivstoffet kan teoretisk konverteres mens du er på farten, noe som forenkler logistikken for påfylling på vei betydelig (selv om marinen ennå ikke har styrket logistikken for å montere prosesseringsmaskineriet på et hangarskip).

Følgende prosess kan lage omtrent 100.000 gallon (378.541 liter) JP-5 per dag. Det kan også arbeide for å produsere syntetiske versjoner av andre hydrokarbonbaserte brensler, som til slutt kan gjøre prosessen mer allsidig. For det første ville et prosessanlegg trekke karbondioksid opp av vann (av vag friskhet og opprinnelse). Dette karbondioksidet ble lagret på en uspesifisert måte, som en oppskrift som instruerer en kokk om at en ingrediens bør settes til side. Deretter blir havvann utsatt for en omvendt osmoseprosedyre som produserer ferskvann - teoretisk sett skjer dette alt til sjøs, og det er derfor prosessen ikke bare kan starte med ferskvann. Den andre prosessen skiller ut alle ferskvannets atomer - to hydrogenatomer for meg; ett oksygenatom for deg. Deretter møtes hydrogenet med karbondioksid fra første trinn, og det hele gjennomgår en katalytisk konverteringsprosedyre som resulterer i vann, varme og drivstoff. Vannet og varmen kan brukes til å hjelpe selve prosessen eller brukes andre steder på skipet - prosessen krever en slags utenforstående energikilde for å holde alt maskineriet i gang (selv om Navy Times antyder at havens termiske energiomstilling eller kjernekraft makt (som allerede er vanlig på militære fartøyer) er de sannsynlige utfordrerne til å juice et slikt system).

Så det er vann og varme. Lett nok til å resirkulere på en eller annen måte. Og drivstoff. Drivstoffet er selvfølgelig det endelige målet. Så alt for å bli brent. Men det ble i det minste ikke brukt som bonde i en slags internasjonal politisk maktspill. I 2011 brukte marinen mellom 3,50 dollar og 4 dollar per gallon (3,8 liter) i gjennomsnitt for JP-5. Den nye JP-5 anslås å koste mellom 3 og 6 dollar per gallon (3,8 liter), noe som vil avta over tid ettersom kostnadsbesparelser fra drivstoff, lagring og transport hjelper til med å betale den første investeringen.

Forfatterens merknad: Kan den amerikanske marinen gjøre sjøvann til jetbrensel?

Dette er svarene jeg ikke kunne finne. Ingen - i det minste ingen som jeg kunne finne - snakker om andre miljømessige konsekvenser av disse syntetiske hydrokarbonbrenslene. Det vil aldri være rent å bensinere et skip eller en jet. Eller lett, for den saks skyld. Men det vil alltid lønne seg å forbedre en prosess (spesielt en ny prosess) så mye som mulig.

Så av disse syntetiske hydrokarbonbaserte drivstoffene, virker det rimelig å anta at når de blir brent, vil de forurense på nivå med sine naturlig avledede kolleger. Jeg baserer den teorien mest på det faktum at de fremdeles kalles "hydrokarboner" og ikke noe som "hydrogen" eller "vann." Ordet "karbon" vil sannsynligvis alltid ha en negativ konnotasjon, trylle frem mentale bilder av sot. (Med unntak av min naturfaglærer på niende klasse, som var en pyroman og hele tiden satte flammen til ark med karbonpapir, brettet for å stå stående. De ville løfte seg i luften da papiret var i nærheten av å brenne ut.) ja, det vil antagelig være sotrøyk og avgasser fra disse motorene og eksosportene.

Og hva skjer med havvannet som er renset under produksjonsprosessen? Blir strippa forurensningene ut og settes tilbake i havet, etterfølgende skipet mens det chugs langs? Eller er den rensede delen biproduktet, og havets gryterett blir en del av sluttproduktet? Dette er spørsmålene jeg vet jeg burde svare, men som jeg bare skulle ønske at jeg kunne svare på. Men hvis jeg kan få noen andre til å tenke på dem, må jeg være fornøyd med det.

relaterte artikler

• Kunne saltvann drivstoff biler?
• Hvordan Biodiesel fungerer
• Slik fungerer en bensinmotor med hydrogen
• Hvordan kan alger omdannes til biodrivstoff?
• Er biodrivstoff et rimelig (og sikkert) jet drivstoffalternativ?

kilder

• Pentland, William. "Saltvannsbrenselceller - kommer snart?" Forbes. 27. mars 2012. (25. februar 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
• Stewart, Joshua. "Navyøyne gjør sjøvann til jetbrensel." Navy Times. 13. oktober 2012. (25. februar 2013) http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
• Stroh, Michael. "Å gjøre vann til drivstoff." Populærvitenskap. 13. november 2007. (25. februar 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel