世界の石油の供給には限りがあります。その上で運営されているアメリカ海軍はそうではありません。最終的には、何世代にもわたって艦隊を動かし続けるには、別の燃料、つまり枯渇しない種類の燃料に依存する可能性があります。
先月、国家安全保障委員会は、アドバイスした議会は造船に資金を提供し、中国の成長する艦隊に対抗するために今後10年間にアジア太平洋地域における米国海軍の存在感を高めることを目指している。しかし、将来の潜在的な需要を満たすために石油燃料の生産を増やすことは、期限が迫っている化石燃料への依存を減らすという海軍の計画と相容れない。海軍省誓約しました2015年までに同サービスの商用艦隊での石油使用量を半分に削減し、2020年までにジェット燃料の少なくとも50％を代替資源を使用して生産することを目指す。
海軍研究所は、海軍と海兵隊にサービスを提供する 90 年の歴史を持つ企業研究拠点です。そのような代替ソースを探しています。分析化学者のヘザー・ウィラウアー氏が率いるこの研究所は、船舶用の合成ジェット燃料を製造するために必要なガスを航行する海水から直接吸い出す技術を開発している。それが商業的に実現可能になった場合、この技術は海軍の運用を変える可能性があります。
「もし彼らが海上で燃料を作っていたら、彼らはそれを買わないだろう」とウィラウアー氏は言う。
このプロセスは、中央の区画に海水の流れを受け入れる 3 つの部屋からなるセルから始まります。現在、これらのユニットのうちの 1 台は、フロリダ州キーウェストの海岸、研究室の腐食科学工学センター施設に設置されています。
このセルは海水から比較的純粋で濃縮された二酸化炭素源を取り出します。この供給源は、通常、化石燃料の燃焼によって生成される煙道や煙道ガスから回収される二酸化炭素よりも優れているとウィラウアー氏は言います。このようなガスを安全に使用でき、生体に害を及ぼさないようにさらに精製するには、高価でエネルギーを大量に消費するハードウェアが必要です。
このセルは水素を生成し、海水から二酸化炭素を回収するのに役立ちます。両方のプロセスが並行して発生します。このユニットは海水から二酸化炭素の最大 92% を捕捉しますが、その濃度は空気中の二酸化炭素の 140 倍です。セルに供給されるすべてのエネルギーは抽出プロセスではなく水素の生成に費やされるため、回収された二酸化炭素は実際には無料になる、とウィラウアー氏は言う。
次に、研究室は鉄ベースの触媒を使用して、ガスを反応性化合物の一種であるオレフィンに変換します。この化合物は、炭化水素分子を含む液体へのさらなる触媒変換を容易に受け、最終的にはジェット燃料に変換できます。
この三室セルは、電気を使用して化学反応を推進して水素を生成する大規模で高価な技術である電解ユニットの必要性を排除します。しかし、ここでも水素の製造には大量のエネルギーが消費され、空気中の炭素の量が増加します。二酸化炭素回収技術は、研究が始まった2007年当時よりも進歩しているとはいえ、さらに効率的になる可能性があるとウィラウアー氏は言う。
ウィラウアー氏と彼女のチームは、1日あたり最大1リットルの燃料の生産を開始するために必要な商業規模の反応器とその他の設備を受け取りました。十分な燃料が得られたら、海軍の飛行仕様を満たすために新しい燃料の準備を開始できます。 9月、研究所はメリーランド州のブロッサムポイント軍事研究施設上空で模型飛行機を飛行させるのに十分な量のジェット燃料を生産した（その様子を撮影したビデオは現在制作中）。最終的には、この研究所は、模型飛行機よりはるかに大きなもの、つまり海軍艦船に動力を供給するのに十分な燃料を合成することになるでしょう。
海水から得られるジェット燃料の製造コストは 1 ガロンあたり 3 ～ 6 ドルであり、これは現在の石油燃料の価格に匹敵するとウィラウアー氏は述べています。 「燃料には定価が設定されているはずです」と彼女は言う。 「海外市場のことや、燃料が枯渇するという考えを心配する必要はありません。」
実行可能な非石油燃料は、海軍が 2 つの問題に同時に取り組むのに役立つ可能性があります。この技術は同社の代替エネルギー目標に恩恵をもたらし、拡大する同社の車両に燃料を補給するためのより迅速かつ安全なプロセスを提供することになるだろう。
海上でタンクを満タンにするのは、費用も時間もかかり、危険を伴う冒険です。船は何時間も互いに接近し、お互いの速度を合わせて水の中を進む必要があります。昨年、全長844フィートの海軍強襲揚陸艦が衝突した強襲揚陸艦の操舵が故障したため、給油するために横に並ぶ準備をしていたとき、給油中のタンカーと。
ただし、研究を迅速に進めるには 2 つのことが必要です。科学研究ではよくあることですが、その 1 つは資金調達であり、ウィラウアー氏はこれを「困難な問題」と呼んでいます。研究室は内部から資金提供を受けていますが、研究者がプロジェクトを売り込むことが多い外部のスポンサーからもプロジェクトに資金を提供できます。もう 1 つの要件は、単にテクノロジーを改善するためのより多くの時間を必要とすることです。
より多くの資金とより多くの時間を組み合わせれば、海水由来のジェット燃料は 10 ～ 15 年以内に商業化される可能性がある、とウィラウアー氏は言います。海軍にとって、その現実はコストを削減し、安全性を強化し、エネルギー目標の達成に役立つ可能性があるが、その一方で艦隊は公海で競争を続けている。
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