اخبار – هر ساله صنعت هوانوردی کشور حدود 22 میلیارد گالن سوخت جت مصرف می کند که حدود 1 میلیارد تن دی اکسید کربن یا 3 درصد از انتشار دی اکسید کربن جهانی را تولید می کند. به همین دلیل، هم محققان و هم سیاست گذاران، هوانوردی را صنعتی می دانند که پتانسیل کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را دارد.

یکی از راه های کاهش انتشار گازهای گلخانه ای؟ از زباله های جامعه دوباره استفاده کنید و آن را تبدیل کنید سوخت پایدار هوانوردی (SAF). در یک مقاله جدید، تیمی از محققان در آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL) دریافتند که اگر امروز پالایشگاه های سوخت زباله در نزدیکی مراکز توریستی بزرگ ساخته شوند، ایالات متحده می تواند 3 تا 5 میلیارد گالن SAF تولید کند. هر سال از زباله این گالن ها می توانند جایگزین 15 تا 25 درصد سوخت سالانه این کشور شوند.

گفت: «ما مکان‌هایی را در ایالات متحده شناسایی کرده‌ایم که فرودگاه‌های اصلی آن‌قدر به مراکز اصلی تولید زباله نزدیک هستند که می‌توانید همین حالا این پالایشگاه‌های SAF را بسازید». تیموتی سیپلدانشمند کامپیوتر در PNNL و نویسنده اصلی مقاله که تابستان گذشته منتشر شد شیمی و مهندسی پایدار ACS.

تولید سوخت جت از زباله

زباله های تولید شده توسط جامعه مدرن – مانند زباله های خانگی، ضایعات مواد غذایی، لجن از کارخانه های تصفیه آب، یا مواد گیاهی استفاده نشده از کشاورزی – حاوی مولکول های آلی مشابه نفت خام است که در اعماق سطح زمین یافت می شود. نفت خام در طول میلیون ها سال به دلیل گرما و فشار شدید شکل می گیرد که از نظر شیمیایی جلبک های باستانی و موجودات کوچک دریایی را تغییر می دهد. امروزه، دانشمندان فن‌آوری را توسعه داده‌اند که میلیون‌ها سال را در چند ساعت متراکم می‌کند و نفت خام زیستی تولید می‌کند که می‌تواند به سوخت کامیون‌های دیزل یا جت تبدیل شود.

اما محققان هنوز در حال بررسی این هستند که چگونه این فناوری می تواند مقیاس پذیر باشد و مقرون به صرفه بماند. یکی از موانع تولید مقدار قابل توجهی SAF، تامین خود زباله است که به عنوان خوراک شناخته می شود. در ایالات متحده زباله فراوان است. در سال 2018، آمریکایی ها تقریباً تولید کردند 300 میلیون تن زباله، یا 4.9 پوند برای هر نفر در روز. بیشتر این زباله ها ارگانیک هستند، از جمله ضایعات مواد غذایی مانند پوست میوه و سبزیجات و ضایعات دور ریخته شده. علاوه بر این، تصفیه خانه های فاضلاب کشور سالانه 7.6 میلیون تن جامد زیستی غنی از آلی تولید می کنند.

یکی از هزینه‌هایی که باید در نظر گرفته شود، زیست‌محیطی است: آیا کربن جذب‌شده با حمل و نقل SAF، کربن ذخیره‌شده در فرآیند تبدیل زباله به سوخت را جبران می‌کند؟ برای پاسخ به این سوال، محققان مراکز اصلی تولید زباله و میزان نزدیکی آنها به مراکز اصلی گردشگری را بررسی کردند.

گفت: «اگر شهرها تأسیسات سوخت زباله به سوخت را نزدیک‌تر به فرودگاه‌های اصلی بسازند، احتمال کمتری وجود دارد که زیرساخت‌های اضافی برای رساندن SAF به فرودگاه‌ها مورد نیاز باشد». کارتیکیان راماسامی، مهندس شیمی اصلی در PNNL و یکی از نویسندگان مقاله. علاوه بر این، او ادامه داد: «بازیافت زباله‌ها به سوخت به این معنی است که زباله‌ها کیلومترها به محل‌های دفن زباله منتقل نمی‌شوند و تجزیه نمی‌شوند و متان آزاد می‌شوند».

تعویض سوخت نفتی در فرودگاه های بزرگ

محققان بر دو دسته زباله تمرکز کردند: زباله های مرطوب، که شامل لجن حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب یا کود کشاورزی است، و زباله های خشک، از جمله ضایعات مواد غذایی، چوب، کاغذ، زباله های حیاط، پلاستیک و سایر موادی که معمولاً در محل های دفن زباله دفع می شوند. زباله

میزان هر دو نوع زباله با افزایش جمعیت افزایش می یابد، به این معنی که پرجمعیت ترین نقاط کشور نیز بیشترین زباله را تولید می کنند. محققان به نزدیکی این مراکز تولید زباله به فرودگاه های بزرگی که سوخت زیادی مصرف می کنند، نگاه کردند. به عنوان مثال می توان به فرودگاه های لس آنجلس، نیویورک، سانفرانسیسکو، شیکاگو و آتلانتا اشاره کرد.

به عنوان مثال، فرودگاه LAX در لس آنجلس، سالانه حدود 2 میلیارد گالن سوخت جت مصرف می کند. بر اساس تجزیه و تحلیل، 131 میلیون گالن پتانسیل تولید SAF واقع در شعاع 60 مایلی LAX می تواند جایگزین حدود 7 درصد از سوخت سالانه جت LAX شود.

در همین حال، در شیکاگو، فرودگاه ORD سوخت جت کمتری مصرف می کند – حدود 1.1 میلیارد گالن – اما منطقه اطراف زباله بیشتری تولید می کند که می تواند برای ایجاد 236 میلیون گالن SAF یا 22 درصد از سوخت سالانه جت فرودگاه استفاده شود.

به طور کلی، محققان دریافتند که پالایشگاه های SAF مبتنی بر زباله در بیش از 100 مکان در سراسر ایالات متحده می توانند به اندازه کافی نزدیک فرودگاه ها ساخته شوند تا سالانه 3 تا 5 میلیارد گالن SAF تولید و انتقال دهند و شدت کربن صنعت هوانوردی را کاهش دهند. ضریب 10.18٪.

سیپل گفت: “پنج فرودگاه برتر سالانه بیش از یک میلیارد گالن سوخت جت مصرف می کنند.” ما ضایعات کافی برای جایگزینی همه سوخت جت نداریم، اما این می‌تواند فرصتی برای کربن‌زدایی فوری باشد که می‌تواند ما را به سمت سوخت‌های پایدارتر سوق دهد.»

آینده سوخت پایدار هوانوردی

SAF می تواند به کربن زدایی صنعت هوانوردی کمک کند، اما چالش ها همچنان باقی است.

در این مقاله، محققان به دو روش در حال ظهور برای تولید SAF نگاه می‌کنند: یکی به نام مایع‌سازی هیدروترمال، که از گرما و فشار شدید استفاده می‌کند که فرآیند طبیعی تولید نفت خام را هزاران مایل زیر سطح زمین تقلید می‌کند. مورد دیگر تبدیل به گاز است که از بخار و اکسیژن برای ایجاد گازهای غنی از مواد آلی از مواد اولیه استفاده می کند که می تواند بیشتر تصفیه شود. SAF ایجاد شده از این دو مسیر ابتدا باید توسط ASTM، یک سازمان جهانی که استانداردهایی را برای سوخت جت و سایر محصولات ایجاد می کند، به طور دقیق آزمایش و به طور رسمی مورد تایید قرار گیرد.

علاوه بر چالش های فنی، چالش های اجتماعی نیز به وجود می آیند. تولیدکنندگان باید به دقت در نظر بگیرند که کجا باید پالایشگاه ها را بسازند تا تأثیر آن بر جوامع اطراف به حداقل برسد. همچنین ممکن است مقاومت در برابر پروژه های انرژی جدید وجود داشته باشد.

یکی از راه های جلب نظر مخاطب؟ به آنها یادآوری کنید که کامیون‌های زباله هر روز در شهرها غوغا می‌کنند، اما در مورد تولید SAF، «انتقال زباله به پالایشگاهی نزدیک فرودگاه راه‌حل بهتری نسبت به ارسال آن به محل دفن زباله است».

این تحقیق توسط دفتر بهره وری انرژی و انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی تامین شده است.