Бъдещето на авиацията: устойчиво гориво, произведено от готварско олио

Авиацията в момента допринася с около 2,5% от общите световни въглеродни емисии и с очакваното удвояване на търсенето на въздушен транспорт до 2040 г., намаляването на тези емисии се превърна в неотложен приоритет. Един от пътищата напред е устойчивото авиационно гориво и нисковъглеродна алтернатива, произведена от суровини е използвано готварско олио. Но въпреки потенциала си, устойчивото авиационно гориво представлява по-малко от 1% от световното потребление на реактивно гориво, главно поради високите производствени разходи и ограниченото предлагане.

Ново проучване в Nature Sustainability сочи обещаващ пробив: използването на твърди битови отпадъци е надеждна, нискоемисионна и рентабилна суровина за устойчиво авиационно гориво.

Изследователи от университета Цинхуа и проекта Харвард-Китай за енергетика, икономика и околна среда оцениха реактивното гориво на базата на твърди битови отпадъци, произведено чрез газификация в промишлен мащаб и синтез на Фишер-Тропш. Анализ на жизнения цикъл установи, че реактивното гориво, произведено от битови отпадъци, може да намали емисиите на парникови газове с 80-90% в сравнение с конвенционалното реактивно гориво. Основната техническа пречка е в мащабирането на системите за газификация за широко приложение.

„За разлика от пътния транспорт, който бързо се насочва към електрификация, няма универсално решение за постигане на въглеродно неутрална авиация“, каза Джингран Джанг, първият автор на изследването и постдокторант в проекта Харвард-Китай, подкрепен от Института за климат и устойчивост „Салата“ в Харвард. „Превръщането на ежедневните отпадъци в реактивно гориво може да бъде иновативна, но важна краткосрочна стъпка към по-чиста авиация. Чрез превръщането на битовите отпадъци в нисковъглеродно реактивно гориво, което вече работи в днешните двигатели, можем да започнем да намаляваме емисиите веднага, без да чакаме бъдещи технологии.“

Твърдите битови отпадъци включват органични вещества като хранителни отпадъци и хартия, както и пластмаси и метали. Традиционно голяма част от тези отпадъци се депонират или изгарят, което заема земя или може да допринесе за замърсяването на въздуха. Тъй като пространството за депата се свива и генерирането на отпадъци се увеличава, превръщането на твърдите битови отпадъци в течни горива може да спести земя, да намали емисиите и да произведе по-чиста енергия, за да помогне на градовете да се насочат към целите за нулеви отпадъци.

Проучването на Харвард изследва до голяма степен недостатъчно проучения потенциал на реактивното гориво на базата на твърди битови отпадъци, използвайки реални данни за технологията за газификация на Фишер-Тропш. Изследователите анализираха ключови източници на емисии, изчислиха въздействието върху парниковите газове и идентифицираха начини за повишаване на ефективността.

Те установиха, че макар процесът значително да намалява емисиите, само около 33% от вложения въглерод се преобразува в гориво поради несъответствия в състава на газа. Ефективността може да се подобри чрез улавяне на въглероден диоксид или добавяне на зелен водород, произведен с възобновяема енергия, по време на преработката.

Потенциал за устойчиво авиационно гориво на базата на твърди битови отпадъци и неговият принос към търсенето на реактивно гориво в различните региони и сценарии.

Много страни засилват усилията си да направят авиацията по-устойчива чрез приемане на по-чисти горива. В Съединените щати правителството се стреми да произвежда до 35 милиарда галона устойчиви авиационни горива годишно до 2050 г., подкрепено от силни финансови стимули. В Европейския съюз новите разпоредби ще изискват от всички заминаващи полети постепенно да увеличат дела си на устойчиви авиационни горива, като този дял ще се увеличи от 2% през 2025 г. до 70% до 2050 г. В световен мащаб програмата CORSIA на Международната организация за гражданско въздухоплаване изисква от операторите да компенсират растежа на емисиите, което те могат да направят чрез закупуване на допустими компенсации или чрез използване на устойчиви горива.

Проучването изследва как твърдите битови отпадъци могат да бъдат превърнати в устойчиво авиационно гориво при няколко сценария. В най-практичния случай, глобалните твърди битови отпадъци биха могли да доведат до около 50 милиона тона (62 милиарда литра) реактивно гориво в световен мащаб, намалявайки емисиите на парникови газове от авиацията с приблизително 16%. Ако системите за управление и преобразуване на отпадъците са неефективни, ползите намаляват значително.

Ако обаче зеленият водород бъде интегриран в процеса, производството може да достигне 80 милиона тона годишно, което е достатъчно, за да задоволи до 28% от световното търсене на реактивно гориво и да намали емисиите с до 270 милиона тона въглероден диоксид годишно.

В Европа прогнозираното производство вече би надхвърлило целите на Европейския съюз за смесване на реактивно гориво, като същевременно би останало в съответствие със стандартите за устойчивост. От икономическа гледна точка, проучването предполага, че приемането на реактивни горива на базата на твърди битови отпадъци би могло да спести пари на авиокомпаниите при системи за ценообразуване на въглеродните емисии като CORSIA, особено когато се вземат предвид правителствените стимули и субсидии.

В крайна сметка, устойчивото авиационно гориво в момента представлява по-малко от 1% от световното потребление на реактивно гориво, главно поради високите си производствени разходи. Това подчертава неотложната необходимост от силни политически действия и финансови стимули за увеличаване на предлагането.

„Това проучване представя план за превръщане на градските отпадъци в устойчиво авиационно гориво, предлагащо бъдещи екологични и икономически ползи“, каза водещият автор Майкъл Б. МакЕлрой, професор по екологични изследвания „Гилбърт Бътлър“ в Харвард и председател на проекта „Харвард-Китай“ за енергетика, икономика и околна среда. „В бъдеще широкото сътрудничество между правителствата, производителите на горива, авиокомпаниите и производителите на самолети ще бъде от съществено значение за увеличаване на производството, намаляване на разходите и ускоряване на пътя на авиацията към нулеви нетни емисии.“

Източник на материала: Tech Xplore

Източник на изображения: Pixabay