Captarea carbonului, producția de hidrogen și combustibili sintetici sunt tehnologii care au fost propuse ca resurse potențiale pentru a face față crizei create de emisiile de dioxid de carbon. Deși acestea au funcționat în cadrul unor mici demonstrații pilot, majoritatea nu au demonstrat faptul că pot fi extinse pentru a oferi soluțiile economice necesare.
Totuși, un grup de cercetători consideră metodele ca fiind parte a unei singure platforme de producție coerente, una care trece de la lumina soarelui și aer la kerosen. Cu ajutorul unei mici instalații realizate în Zurich, echipa a produs cantități mici de combustibili folosind o serie de oglinzi și camere de reacție.
Procesul de transformare a aerului în combustibili are 3 pași. Primul este separarea ingredientelor brute, în special dioxidul de carbon și apa. Acest lucru se realizează folosind o unitate comercială de mici dimensiuni, care a fost realizată de un spin-off din cadrul ETH Zurich; dispozitivul folosește un ciclu de încălzire/răcire și amine, care absorb atât CO2 cât și H2O la temperatura mediului, eliberându-le atunci când sunt încălzite.
Din acel punct, materialele sunt trimise la o altă unitate care le transformă în monoxid de carbon și hidrogen, folosind tot un ciclu de încălzire/răcire. Procesul folosește oxid de ceriu, care se descompune parțial și eliberează oxigen la temperaturi ridicate. Atunci când ajunge din nou la temperatura mediului ambiant, ceriul va elimina oxigenul din orice sursă (apă sau dioxid de carbon) existentă. Căldura necesară pentru a conduce acest proces este furnizată de un set de oglinzi, care concentrează lumina soarelui. Încălzirea este suficientă pentru a rula două dintre aceste camere de reacție în același timp (una pentru apă și una pentru dioxid de carbon) prin comutarea focalizării oglinzilor.
Monoxidul de carbon și hidrogenul rezultate sunt trimise într-o a doua cameră de reacție, unde un catalizator comercial pe bază de cupru le poate transforma în combustibili precum metanol sau kerosen, produsul de reacție fiind determinat de amestecul precis de materiale. Această etapă necesită presiuni și temperaturi ridicate.
Sistemul nu este complet autonom. Supapele necesită deschidere și închidere, iar gazele trebuie să fie presurizate. De asemenea, căldura utilizată pentru prima și ultima etapă ar putea fi furnizată și prin extragerea căldurii reziduale emanate în timpul etapei intermediare.
Procesul este unul destul de lent. Pe parcursul unei zile, cu șapte ore de lumină solară utilă, instalația a produs 32 de mililitri de metanol, care a fost amestecat cu apă, aceasta fiind contaminantul major. Schimbarea amestecului de reacție a permis producerea de kerosen, care este mult mai ușor de separat. În comparație cu contaminanții prezenți în kerosenul derivat din combustibili fosili, rezultatele obținute în acest caz au fost bune. Kerosenul sintetic nu a prezentat substanțele chimice care conțin sulf și azot, care tind să producă funingine și alți poluanți.
În general, rezultatele au fost clare: procesul este eficient, dar randamentul acestuia nu este suficient de mare a putea fi utilizat în starea sa actuală. În consecință, o mare parte a cercetării ia în considerare optimizarea și scalarea instalației. În mare parte, optimizarea ține de realizarea mai multor îmbunătățiri mici, precum utilizarea mai eficientă a căldurii reziduale. Alte obiective includ folosirea de catalizatori mai buni și crearea unor tehnici mai eficiente de stocare a gazelor între etape.
O altă problemă este reprezentantă de scalare. Pentru a alimenta un zbor dus-întors între New York și Londra, cercetătorii estimează ar fi nevoie de 10 ferme de oglinzi, care să direcționeze lumina soarelui către camerele de reacție. În plus, oglinzile ar trebui să fie plasate într-o zonă în care există lumină solară puternică și constantă. Aceasta se traduce prin acoperirea cu oglinzi a aproximativ 3,8 kilometri pătrați din deșert. Asigurarea nevoilor globale de combustibil ale industriei aviației comerciale ar necesita utilizarea a peste 0,5% din suprafața deșertului Sahara.
Cu toate acestea, costurile de concentrare a energiei solare au continuat să scadă, iar multe dintre aceste economii ar putea fi aplicate și în cazul acestor tipuri de tehnologii. În plus, este posibil ca acest concept de bază să poată fi adaptat pentru a produce combustibili cu o valoare mai mare decât kerosenul.