Все эти выбросы складываются. По данным Международной ассоциации воздушного транспорта, в 2016 году на долю мирового воздушного транспорта пришлось 815 миллионов тонн выбросов CO2, что составляет два процента от общего объема выбросов человека в мире. И мировое авиасообщение не замедляется.
ИАТА прогнозирует, что в 2035 году воздушным транспортом будут путешествовать 7,2 миллиарда пассажиров, что почти вдвое больше, чем 3,8 миллиарда пассажиров в 2016 году.Итак, как сделать путешествие по воздуху более безопасным для окружающей среды? Исследователи из Университета Делавэра работают над созданием альтернативного реактивного топлива. Вместо нефти исследователи из UD хотят заправлять самолеты кукурузными початками и древесной щепой — вещами, которые вас обычно не волнуют, если только вы не сурок или бобр, ищущий остатки.
В Междисциплинарной научно-технической лаборатории Харкера UD исследователи превращают такой растительный материал, известный в науке как лигноцеллюлозная биомасса, в экологически чистые продукты, включая новое топливо и химические вещества. Ученые связаны с Центром катализа для энергетических инноваций (CCEI), исследовательским центром Energy Frontier, поддерживаемым Министерством энергетики США. Центр на базе UD объединяет ученых из девяти институтов для работы над проблемами чистой энергии.По словам заместителя директора CCEI Басудеба Саха, одним из самых больших препятствий на пути создания возобновляемого реактивного топлива является повышение скорости и эффективности двух критических химических процессов — связывания и деоксигенации.
Поскольку растительный материал, с которым работает центр, имеет низкое содержание углерода после разложения из твердого тела в жидкость, молекулы углерода должны быть химически сшиты вместе или «соединены», чтобы создать молекулы с высоким содержанием углерода в диапазоне реактивного топлива. Затем из этих молекул необходимо удалить кислород, чтобы образовались разветвленные углеводороды. Это разветвление необходимо для улучшения потока топлива при отрицательных температурах коммерческих рейсов.«Международные самолеты могут летать на высоте 35 000 футов, где температура наружного воздуха может опускаться до -14 ° по Цельсию», — говорит Саха, который руководит проектом по возобновляемому топливу для реактивных двигателей в центре. «Это температура, при которой должен работать самолет, а топливо нельзя заморозить».
Ускорение производства возобновляемого авиакеросинаСпрос на не нефтяное топливо для авиации сохраняется. Более десяти лет назад FAA поставило цель использовать к 2018 году 1 миллиард галлонов возобновляемого авиакеросина.
По данным IATA, экологически чистые авиационные топлива являются неотъемлемой частью ее стремления к углеродно-нейтральному росту с 2020 года и к сокращению выбросов на 50 процентов. в чистых выбросах углерода к 2050 г. (относительно уровня 2005 г.). Но не производится достаточное количество этого альтернативного топлива по конкурентоспособной цене.В настоящее время несколько американских компаний производят возобновляемое реактивное топливо из таких материалов, как триглицериды, извлеченные из отработанного масла и смазки, или из комбинации окиси углерода и водорода, называемой синтез-газом. По словам Саха, одна компания использует водоросли в качестве исходного материала и даже имеет подземный трубопровод до аэропорта Лос-Анджелеса (LAX), где часть его смешивается с обычным авиационным топливом.
Однако обработка этого нетрадиционного материала требует высоких температур — 350 ° C (662 ° F) — а также высокого давления.Иначе обстоит дело с древесной щепой и кукурузными початками в UD, где Саха и его коллеги разработали новые катализаторы — так называемые «химические козочки» — которые запускают химические реакции, которые могут превратить этот растительный материал в топливо. Один из этих катализаторов, сделанный из недорогого графена, выглядит как соты из молекул углерода.
Его уникальные поверхностные свойства увеличивают скорость реакции сочетания. Он также работает при низких температурах (60 ° C). Другой катализатор удаляет кислород энергоэффективным способом и дает высокий выход разветвленных молекул, до 99 процентов, подходящих для реактивного топлива. Оба катализатора пригодны для вторичной переработки, а процессы масштабируемы.
«Низкая температура и высокая селективность нашего процесса могут обеспечить рентабельное и устойчивое производство авиационного топлива на биологической основе из лигноцеллюлозной биомассы», — говорит Саха.