Ścieki zamienione w paliwo lotnicze. Jest nie tylko tanie, ale rozwiązuje też bardzo ważny problem
Naukowcy znaleźli sposób, aby przekształcić ścieki w ekologiczne paliwo dla samolotów. Nowe biopaliwo może poważnie ograniczyć emisję dwutlenku węgla przez branżę lotniczą.
W amerykańskim Argonne National Laboratory, jednym z najbardziej renomowanych ośrodków badawczych na świecie, naukowcy stworzyli technologię, która potrafi zamienić odpady z browarów i mleczarni na ekologiczne paliwo lotnicze. Dzięki niej możliwe jest wytworzenie zrównoważonego paliwa lotniczego (ang. Sustainable Aviation Fuel, SAF), które redukuje emisje dwutlenku węgla o nawet 70 proc. w porównaniu z tradycyjnymi paliwami.
Zrównoważone paliwo lotnicze stanowi mniej niż 1 proc. paliwa wykorzystywanego w przemyśle lotniczym, podczas gdy paliwo lotnicze przyczynia się do około 3 proc. globalnych emisji gazów cieplarnianych. Dlaczego tak się dzieje? Oczywiście chodzi o pieniądze. Tradycyjne paliwo lotnicze jest zwyczajnie tańsze.
Naukowcy z Argonne National Laboratory, należącego do amerykańskiego Departamentu Energii, opracowali nowatorską technologię, która pozwala na tworzenie konkurencyjnego cenowo zrównoważonego paliwa lotniczego, mogącego drastycznie ograniczyć emisję gazów cieplarnianych w przemyśle lotniczym nawet.
Nowe badania pokazują, że nowa technologia beztlenowego rozkładu metanu (MAAD) przekształca silnie stężone ścieki organiczne w lotne kwasy tłuszczowe, które można ulepszyć do zrównoważonego paliwa lotniczego.
Zaprojektowanie technologii, która pozwala na redukcję gazów cieplarnianych o 70 proc. przy koszcie porównywalnym z kosztami konwencjonalnego paliwa lotniczego, to znaczący postęp. Lotne kwasy tłuszczowe pochodzące ze strumieni odpadów mogą sprawić, że produkcja biopaliw stanie się bardziej opłacalna i zrównoważona. Nowa technologia Argonne'a wykorzystuje bioreaktor wspomagany membraną w celu zwiększenia produkcji lotnych kwasów tłuszczowych
- mówi Haoran Wu z Argonne.
Więcej o nietypowych paliwach przeczytasz na Spider's Web:
Z mleczarni i browarów do samolotów
Technologia stworzona przez Argonne opiera się na procesach biochemicznych, które zamieniają odpady organiczne – jak ścieki z browarów i mleczarni – na paliwo. Warto wspomnieć, że w samych tylko Stanach Zjednoczonych te branże generują miliony ton odpadów rocznie. Dzięki nowemu procesowi, zamiast trafiać do oczyszczalni lub zostać zmarnowane, mogą stać się zasobem dla przemysłu lotniczego.
Konwersja biomasy na biopaliwo to złożony proces obejmujący zmienne w materiałach organicznych używanych jako surowiec, a także technologie konwersji, separacji i oczyszczania w celu spełnienia specyfikacji paliwa.
Zamiast polegać na bardziej konwencjonalnych zasobach, takich jak tłuszcz, olej i smar, naukowcy wykorzystali jako surowiec bogate w węgiel ścieki z browarów i gospodarstw mleczarskich. Technologia ta usuwa węgiel organiczny z odpadów o wysokiej wytrzymałości, które w innym przypadku trudno byłoby ekonomicznie oczyścić.
Oba strumienie ścieków są bogate w substancje organiczne, a ich oczyszczanie przy użyciu tradycyjnych metod oczyszczania wiąże się z dużą emisją dwutlenku węgla. Dzięki naszej technologii nie tylko oczyszczamy te strumienie odpadów, ale także wytwarzamy niskoemisyjne, zrównoważone paliwo dla przemysłu lotniczego
– powiedział autor badania Taemin Kim, analityk systemów energetycznych w Argonne.
Jak to działa?
Fermentacja beztlenowa to uznana technologia przetwarzania biomasy na metan, a następnie na biopaliwo. Opracowana przez Meltem Urgun Demirtas, kierownika działu Sustainable Materials and Processes w Argonne, technologia beztlenowego rozkładu metanu (MAAD) koncentruje się na produkcji lotnych kwasów tłuszczowych (takich jak kwas masłowy) i kwasu mlekowego.
Jednak kwasy mlekowe ograniczają produkcję zrównoważonego paliwa lotniczego z lotnych kwasów tłuszczowych. Technologia Argonne MAAD pokonuje to ograniczenie, zwiększając wydajność lotnych kwasów tłuszczowych. W ramach kolejnej nowatorskiej innowacji naukowcy opracowali metodę separacji elektrochemicznej w celu udoskonalenia technologii MAAD wspomaganej membraną.
Kwas mlekowy obniża efektywność emisji dwutlenku węgla podczas przekształcania lotnych kwasów tłuszczowych w zrównoważone paliwo lotnicze. Dlatego kluczowe jest przesunięcie konwersji kwasu mlekowego w stronę produkcji lotnych kwasów tłuszczowych
– powiedział Wu.
Czy to się opłaca?
Naukowcy z Argonne zastosowali modele cyklu życia oraz modele ekonomiczne, aby ocenić realne koszty oraz wpływ środowiskowy tej technologii. Wyniki są obiecujące – biopaliwo wyprodukowane w tej technologii jest nie tylko opłacalne, ale oferuje znaczną redukcję emisji, nawet do 70 proc. mniej CO2 niż konwencjonalne paliwo.
Dysponując danymi eksperymentalnymi, naukowcy wykorzystali zaawansowane narzędzia do symulacji i modelowania, aby zaprojektować trzy możliwe ścieżki przekształcania odpadów w zrównoważone paliwo lotnicze i porównali je z konwencjonalnym paliwem lotniczym produkowanym z paliw kopalnych.
Naukowcy twierdzą, że ścieżka od odpadów do paliwa lotniczego znacznie zmniejsza emisję dwutlenku węgla w porównaniu do konwencjonalnego paliwa lotniczego. Badacze mają nadzieję, że uda się skomercjalizować zgłoszony do opatentowania proces i umożliwić szerokie zastosowanie tej technologii.
Zaprojektowanie technologii wspomaganej membraną, która pozwala na redukcję emisji gazów cieplarnianych o 70 proc. przy kosztach porównywalnych z kosztami konwencjonalnego paliwa lotniczego, to znaczący postęp. Wkrótce zaczniemy badać inne materiały wsadowe, które będziemy mogli wykorzystać w naszej technologii
– powiedział Wu.
Odkrycie naukowców z Argonne otwiera zupełnie nowe możliwości dla przemysłu lotniczego. W przyszłości możemy spodziewać się, że coraz więcej samolotów będzie zasilanych ekologicznym paliwem produkowanym ze ścieków. To z kolei przyczyni się do znacznego zmniejszenia negatywnego wpływu lotnictwa na środowisko.
Czy to przyszłość lotnictwa? Wszystko na to wskazuje. Pozostaje mieć nadzieję, że ekologia i ekonomia połączą siły, aby zapewnić zrównoważoną przyszłość dla branży lotniczej – przyszłość, która zaczyna się już teraz, w laboratoriach Argonne.
