Kan den amerikanska marinen förvandla havsvatten till jetbränsle?

En F / A-18E Hornet tilldelad Dambusters of Strike Fighter Squadron (VFA) 195 sjösätter från flygplanet USS George Washington (CVN 73) under rutinmässiga operationer i Sydkinesiska havet. Med tillstånd av U.S. Navy, foto av lt Cmdr. Denver Applehans / Släppt

De kan säkert - ja, åtminstone säger de att de kan. Någon dag. Den amerikanska marinen kanske inte kan skapa bränsle från havsvatten just nu, men de hävdar att det är möjligt. Varför inte bara förvandla vatten till vin, om det är så enkelt att omvandla det brakiga, salta, förorenade havet till något mer värdefullt? Låt oss gå ungefär tio år tillbaka för att följa den logiska utvecklingen av saltvatten-till-bränsle-teorin.

2003 arbetade en uppfinnare med namnet John Kanzius med en metod för att använda radiovågor för att rikta och förstöra cancerceller utan att påverka hälsosam hud i närheten. Några år senare upptäckte han att hans maskin kunde generera elektricitet genom att använda radiovågorna för att tappa saltvatten - efter att ha träffat vattnet med en koncentrerad radiovågblåsning, blev vattnet brandfarligt och antändas av en tänd tändsticka. Vattnet tappade dock sin brandfarlighet, så fort radiovågorna stoppades.

Kanzius maskin uppnår denna effekt genom att skaka upp saltvattnets sammansättning. Saltvatten (som om du inte kunde ha räknat ut det redan) är tillverkat av två ingredienser: salt (natriumklorid) och vatten (väte och syre). När radiovågorna penetrerar vattnet skakas vätemolekylerna och deras normala egenskaper för brandfarlighet blir lättare att komma åt.

Ett av knepen för att utnyttja energi i allmänhet - inte bara tända saltvatten - är att se till att processen kan fånga mer energi än det krävs för att använda alla maskiner som krävs för att utvinna energin. Annars kommer energiproduktionen att fungera med en nettoförlust och det är ingen mening att göra det eftersom processen inte kommer att vara hållbar. Det är faktiskt lite mer komplicerad ekvation än att bara mäta energiförbrukning kontra energi som genereras. Det finns också miljöaspekten - hur mycket föroreningar som inträffade för att skapa och använda maskinerna, och är den nyligen fångade energin ren nog att vara värd det? Är resurserna försvunna eller är de förnybara? Och hur är det med de pågående driftskostnaderna - underhållet? Det mänskliga arbetet krävs? Hittills kan Kanzius radiovågapparat inte uppfylla de nödvändiga trösklarna. Det var (och är fortfarande) en anmärkningsvärd prestation, men andra innovatörer har också gjort framsteg under de senaste tio åren.

I februari 2012 meddelade ett japanskt företag som heter Furukawa Battery att det arbetade på en bränslecell med liknande teknik. Företaget förväntar sig att bränslecellerna, när de är redo för prime time, kommer att kosta ungefär hälften så mycket som ett jämförbart, konventionellt batteri [källa: Pentland]. Furukawa Battery ser för sig att dess teknik används som en källa till reservkraft i hem, med eventuell utvidgning till hälso- och teknikapplikationer. Men ändå, det är lite långt borta från att fylla på stora militära fordon.

Längs med kom den amerikanska marinen, med sin enorma flottor och omättliga aptit på dyrt bränsle. I slutet av 2012 erkände den amerikanska flottan att det skulle ta ungefär ett decennium innan deras havsvatten till bränsleplan var rimlig ... men det är i verk. När allt kommer omkring pratar de om att förvandla havsvatten (som är en cocktail gjord av saltvatten och mycket annat) till faktiskt bränsle, vilket är en betydande avvikelse från de tidigare nämnda planerna för att fylla batterier med ett förmodligen mycket renare salt vattenblandning. Och inte bara något bränsle, utan JP-5 jetbränsle, vilket är vad den amerikanska marinen föredrar att använda för sin betydande flygflotta.

Och detta bränsle kan teoretiskt omvandlas under farten, vilket avsevärt förenklar logistiken för tankning under resan (även om marinen ännu inte har stärkt logistiken för att montera bearbetningsmaskineriet på ett flygplan) [källa: Stewart].

Följande process kan göra cirka 100 000 gallon (378 541 liter) JP-5 per dag. Det kan också fungera för att producera syntetiska versioner av andra kolvätebaserade bränslen, vilket så småningom kan göra processen mer mångsidig. Först skulle en bearbetningsanläggning dra koldioxiden ur vattnet (av vag färskhet och ursprung). Denna koldioxid skulle förvaras på ett ospecificerat sätt, som ett recept som instruerar en kock att en ingrediens bör avsättas. Sedan utsätts havsvatten för ett omvänd osmosförfarande som producerar färskvatten - teoretiskt sett händer det allt till sjöss och det är därför processen inte bara kan börja med färskt vatten. Den andra processen skiljer ut alla färska vattenatomer - två väteatomer för mig; en syreatom för dig. Därefter möts väte med koldioxid från det första steget och det hela går igenom en katalytisk omvandlingsprocedur som resulterar i vatten, värme och bränsle. Vattnet och värmen kan användas för att driva själva processen eller användas någon annanstans på fartyget - processen kräver någon form av extern energikälla för att hålla alla maskiner igång (även om Navy Times antyder att havets termiska energiomvandling eller kärnkraft makt (som redan är vanligt på militära fartyg) är de troliga utmanarna att saftja ett sådant system).

Så det finns vatten och värme. Lätt nog att återvinna på något sätt. Och bränsle. Bränslet är naturligtvis det ultimata målet. Så det bara för att brännas. Men åtminstone användes det inte som en bonde i någon form av internationell politisk maktlek. 2011 spenderade marinen mellan 3,50 dollar och 4 dollar per gallon (3,8 liter) i genomsnitt för JP-5. Den nya JP-5 beräknas kosta mellan 3 och 6 dollar per gallon (3,8 liter), vilket kommer att minska med tiden eftersom kostnadsbesparingar från bränsle, lagring och transport hjälper till att betala den initiala investeringen.

Författarens anmärkning: Kan den amerikanska flottan förvandla havsvatten till jetbränsle?

Det här är de svar jag inte kunde hitta. Ingen - åtminstone ingen som jag kunde hitta - pratar om andra miljökonsekvenser av dessa syntetiska kolvätebränslen. Att driva ett skepp eller en jet kommer aldrig att vara rent. Eller lätt, för den delen. Men det kommer alltid att vara värt att förbättra en process (särskilt en ny process) så mycket som möjligt.

Så av dessa syntetiska kolvätebaserade bränslen verkar det rimligt att anta att när de bränns så förorenar de i nivå med sina naturligt härledda motsvarigheter. Jag baserar den teorin främst på det faktum att de fortfarande kallas "kolväten" och inte något som "väte" eller "vatten." Ordet "kol" kommer förmodligen alltid att ha en negativ konnotation, som framkallar mentala bilder av sot. (Med undantag för min nionde klass vetenskapslärare, som var en pyroman och ständigt ställde flamma på ark kolpapper, vikta för att stå upprätt. De skulle lyfta upp i luften eftersom papperet var nära att brinna ut.) Så, ja, det kommer förmodligen att sänka rök och avgaser från dessa motorer och avgaser.

Och vad händer med havsvattnet som renas under produktionsprocessen? Är de föroreningar som strippas ut och läggs tillbaka i havet och släpper efter fartyget när det chugs längs? Eller är den renade delen biprodukten och havets gryta blir en del av slutprodukten? Det här är de frågor jag vet att jag borde svara, men som jag bara önskar att jag kunde svara. Men om jag kan få någon annan att tänka på dem, måste jag vara nöjd med det.

relaterade artiklar

• Kunde saltvatten bensin bilar?
• Hur Biodiesel fungerar
• Hur en vätestyrkt bensinmotor fungerar
• Hur kan alger konverteras till biobränsle?
• Är biobränsle ett rimligt (och säkert) jetbränslealternativ?

källor

• Pentland, William. "Saltvattenbränsleceller - kommer snart?" Forbes. 27 mars 2012. (25 februari 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
• Stewart, Joshua. "Marinögon förvandlar havsvatten till jetbränsle." 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. "Förvandla vatten till bränsle." Populär vetenskap. 13 november 2007. (25 februari 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel