Kann die US-Marine Meerwasser in Düsentreibstoff verwandeln?

Eine F / A-18E-Hornisse, die dem Dambusters of Strike Fighter Squadron (VFA) 195 zugeordnet ist, startet vom Flugzeugträger USS George Washington (CVN 73) während Routineoperationen im Südchinesischen Meer. Mit freundlicher Genehmigung der US Navy, Foto von Lt. Cmdr. Denver Applehans / Freigegeben

Sie können es sicher - zumindest sagen sie, dass sie es können. Irgendwann mal. Die US-Marine ist derzeit möglicherweise nicht in der Lage, Treibstoff aus Meerwasser zu erzeugen, behauptet jedoch, dass dies möglich ist. Warum nicht einfach Wasser in Wein verwandeln, wenn es so einfach ist, den brackigen, salzigen, verschmutzten Ozean in etwas Wertvolleres umzuwandeln? Lassen Sie uns ungefähr 10 Jahre zurückgehen, um den logischen Fortschritt der Salzwasser-Kraftstoff-Theorie zu verfolgen.

Im Jahr 2003 arbeitete ein Erfinder namens John Kanzius an einer Methode zur Verwendung von Radiowellen, um Krebszellen anzuvisieren und zu zerstören, ohne die nahe gelegene gesunde Haut zu beeinträchtigen. Einige Jahre später entdeckte er, dass seine Maschine Strom erzeugen konnte, indem sie mithilfe der Radiowellen Salzwasser zapfte. Nachdem er mit einer konzentrierten Radiowellenexplosion auf das Wasser geschlagen hatte, wurde das Wasser brennbar und entzündete ein brennendes Streichholz. Das Wasser verlor jedoch seine Entflammbarkeit, sobald die Funkwellen gestoppt wurden.

Kanzius 'Maschine erreicht diesen Effekt, indem sie die Zusammensetzung des Salzwassers aufrüttelt. Salzwasser (als ob Sie das nicht schon herausgefunden hätten) besteht aus zwei Zutaten: Salz (Natriumchlorid) und Wasser (Wasserstoff und Sauerstoff). Wenn die Radiowellen das Wasser durchdringen, werden die Wasserstoffmoleküle gelöst und ihre normalen Entflammbarkeitseigenschaften sind leichter zugänglich.

Einer der Tricks zur Nutzung von Energie im Allgemeinen - nicht nur zum Zünden von Salzwasser - besteht darin, sicherzustellen, dass der Prozess mehr Energie aufnehmen kann, als für den Betrieb aller erforderlichen Maschinen zur Gewinnung der Energie erforderlich ist. Andernfalls wird die Energieerzeugung mit einem Nettoverlust betrieben, und dies macht keinen Sinn, da der Prozess nicht nachhaltig ist. Es ist tatsächlich eine etwas kompliziertere Gleichung, als nur die verbrauchte Energie im Vergleich zur erzeugten Energie zu messen. Es gibt auch den Umweltaspekt - wie viel Umweltverschmutzung ist aufgetreten, um die Maschinen zu erzeugen und zu betreiben, und ist die neu gewonnene Energie sauber genug, um sie wert zu sein? Sind die Ressourcen endgültig weg oder erneuerbar? Und was ist mit den laufenden Betriebskosten - der Wartung? Die menschliche Arbeit erforderlich? Bisher kann Kanzius 'Funkwellenapparat diese notwendigen Schwellenwerte nicht erreichen. Es war (und ist) eine bemerkenswerte Leistung, aber auch andere Innovatoren haben in den letzten 10 Jahren Fortschritte erzielt.

Im Februar 2012 gab eine japanische Firma namens Furukawa Battery bekannt, dass sie an einer Brennstoffzelle mit ähnlicher Technologie arbeitet. Das Unternehmen geht davon aus, dass die Brennstoffzellen, wenn sie zur Hauptsendezeit bereit sind, etwa halb so viel kosten werden wie eine vergleichbare konventionelle Batterie [Quelle: Pentland]. Furukawa Battery sieht vor, dass seine Technologie als Notstromquelle in Privathaushalten verwendet wird und schließlich auf Anwendungen im Gesundheitswesen und in der Technologie ausgeweitet wird. Trotzdem ist das ein bisschen weit davon entfernt, große Militärfahrzeuge zu tanken.

Mit dabei war die US-Marine mit ihrer riesigen Flotte und ihrem unersättlichen Appetit auf teuren Treibstoff. Ende 2012 gab die US-Marine zu, dass es ungefähr ein Jahrzehnt dauern würde, bis ihr Plan für die Treibstoffversorgung des Meerwassers plausibel ist… aber es ist in Arbeit. Immerhin geht es darum, Meerwasser (ein Cocktail aus Salzwasser und vielen anderen Dingen) in tatsächlichen Kraftstoff umzuwandeln, was eine erhebliche Abweichung von den zuvor erwähnten Plänen darstellt, Batterien mit einem vermutlich viel saubereren Salz zu füllen Wassermischung. Und nicht irgendein Treibstoff, sondern JP-5-Düsentreibstoff, den die US-Marine für ihre beträchtliche Flotte von Luftfahrzeugen bevorzugt.

Und dieser Treibstoff könnte theoretisch unterwegs umgewandelt werden, was die Logistik des Betankens unterwegs erheblich vereinfacht (obwohl die Marine die Logistik für die Montage der Verarbeitungsmaschinen auf einem Flugzeugträger noch nicht festigt) [Quelle: Stewart].

Das folgende Verfahren könnte ungefähr 100.000 Gallonen (378.541 Liter) JP-5 pro Tag herstellen. Es könnte auch funktionieren, um synthetische Versionen anderer Kraftstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis herzustellen, was das Verfahren schließlich vielseitiger machen könnte. Erstens würde eine Verarbeitungsanlage das Kohlendioxid aus dem Wasser ziehen (von vager Frische und Herkunft). Dieses Kohlendioxid würde auf nicht spezifizierte Weise gespeichert, wie ein Rezept, das einen Koch anweist, eine Zutat beiseite zu legen. Dann wird das Meerwasser einem Umkehrosmoseverfahren unterzogen, bei dem frisches Wasser erzeugt wird. Theoretisch geschieht dies alles auf See, und deshalb kann der Prozess nicht einfach mit frischem Wasser beginnen. Der zweite Prozess trennt alle Süßwasseratome - zwei Wasserstoffatome für mich; ein Sauerstoffatom für dich. Dann trifft der Wasserstoff vom ersten Schritt an auf das Kohlendioxid und alles durchläuft ein katalytisches Umwandlungsverfahren, das zu Wasser, Wärme und Kraftstoff führt. Das Wasser und die Wärme können verwendet werden, um den Prozess selbst oder an anderer Stelle auf dem Schiff anzutreiben. Der Prozess erfordert eine externe Energiequelle, um alle Maschinen am Laufen zu halten (obwohl die Navy Times vorschlägt, dass Wärmeenergie in den Ozean umgewandelt oder nuklear betrieben wird Macht (die auf Militärschiffen bereits üblich ist) ist der wahrscheinliche Anwärter auf ein solches System..

Es gibt also Wasser und Wärme. Einfach genug, um irgendwie zu recyceln. Und Treibstoff. Der Kraftstoff ist natürlich das ultimative Ziel. Also das alles nur um verbrannt zu werden. Aber zumindest wurde es nicht als Bauer in einer Art internationalem politischem Machtspiel verwendet. Im Jahr 2011 gab die Marine für JP-5 durchschnittlich zwischen 3,50 und 4 US-Dollar pro Gallone (3,8 Liter) aus. Der neue JP-5 kostet schätzungsweise zwischen 3,8 Liter (3 und 6 US-Dollar pro Gallone), was sich im Laufe der Zeit verringern wird, da sich Kosteneinsparungen durch Kraftstoff, Lagerung und Transport auszahlen.

Anmerkung des Autors: Kann die US-Marine Meerwasser in Düsentreibstoff verwandeln??

Dies sind die Antworten, die ich nicht finden konnte. Niemand - zumindest niemand, den ich finden konnte - spricht über andere Umweltauswirkungen dieser synthetischen Kohlenwasserstoffbrennstoffe. Das Tanken eines Schiffes oder eines Jets wird niemals sauber sein. Oder einfach. Es wird sich jedoch immer lohnen, einen Prozess (insbesondere einen neuen Prozess) so weit wie möglich zu verbessern.

Von diesen synthetischen Kraftstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis scheint es vernünftig anzunehmen, dass sie beim Verbrennen auf dem Niveau ihrer natürlichen Gegenstücke verschmutzen. Ich stütze diese Theorie hauptsächlich auf die Tatsache, dass sie immer noch "Kohlenwasserstoffe" genannt werden und nicht so etwas wie "Wasserstoff" oder "Wasser". Das Wort "Kohlenstoff" wird wahrscheinlich immer eine negative Konnotation haben und mentale Bilder von Ruß hervorrufen. (Mit Ausnahme meines Wissenschaftslehrers der neunten Klasse, der ein Pyromane war und ständig Blätter aus Kohlepapier in Flammen setzte, die aufrecht gefaltet waren. Sie hoben sich in die Luft, als das Papier kurz vor dem Ausbrennen stand.) Also, Ja, es wird wahrscheinlich rußiger Rauch und Abgas aus diesen Motoren und Auslassöffnungen austreten.

Und was passiert mit dem Meerwasser, das während des Produktionsprozesses gereinigt wird? Werden die Verunreinigungen entfernt und zurück in den Ozean gebracht, um das Schiff zu verfolgen, während es tuckert? Oder ist der gereinigte Teil das Nebenprodukt und der Eintopf des Ozeans wird Teil des Endprodukts? Dies sind die Fragen, von denen ich weiß, dass ich sie beantworten sollte, aber ich wünschte nur, ich könnte sie beantworten. Wenn ich aber jemanden dazu bringen kann, über ihn nachzudenken, muss ich damit zufrieden sein.

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Quellen

• Pentland, William. "Salzwasser-Brennstoffzellen - bald erhältlich?" Forbes. 27. März 2012. (25. Februar 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
• Stewart, Joshua. "Navy Augen verwandeln Meerwasser in Düsentreibstoff." 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. "Aus Wasser Kraftstoff machen." Populärwissenschaften. 13. November 2007. (25. Februar 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel