Z resztek obiadu do zbiornika samolotu. Paliwo z odpadów spełnia normy
Czy resztki jedzenia mogą napędzać samoloty pasażerskie? Zespół inżynierów z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign udowodnił, że to możliwe. Z odpadów żywnościowych udało im się uzyskać biopaliwo spełniające wszystkie standardy dla paliwa lotniczego. Ich metoda może pomóc ograniczyć emisje jednego z najbardziej emisyjnych sektorów transportu - lotnictwa.
W skrócie
- Inżynierowie z Uniwersytetu Illinois stworzyli biopaliwo lotnicze z odpadów żywnościowych, które spełnia rygorystyczne normy branżowe.
- Nowa technologia może znacząco zredukować emisje gazów cieplarnianych w sektorze lotnictwa, wykorzystując marnowaną żywność.
- Mimo obiecujących wyników, kluczowym wyzwaniem pozostaje skalowanie produkcji i wdrożenie jej na szeroką skalę.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu
Transport odpowiada dziś za ok. 29 proc. emisji gazów cieplarnianych w Stanach Zjednoczonych - szacuje Environmental Protection Agency (EPA). Z tej puli około 7 proc. pochodzi z lotnictwa komercyjnego. W czasie gdy samochody przechodzą rewolucję elektryczną, samoloty wciąż pozostają w epoce paliw kopalnych.
Powód jest prosty: paliwo lotnicze ma około 50 razy większą gęstość energetyczną niż baterie litowo-jonowe, co sprawia, że loty długodystansowe z napędem elektrycznym pozostają poza zasięgiem technologii.
Dlatego coraz większe nadzieje wiąże się z tzw. biopaliwami lotniczymi (SAF - Sustainable Aviation Fuels), które powstają z materiałów organicznych i mogą redukować emisje nawet o 80 proc. w porównaniu z klasycznym paliwem. Choć od dekad wykorzystuje się etanol i biodiesel w transporcie drogowym, to opracowanie paliwa bezpiecznego dla silników odrzutowych okazało się znacznie trudniejsze.
Z odpadków do biopaliwa
Na pomysł wpadł zespół kierowany przez prof. Yuanhuia Zhanga z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign. Badacze postanowili sprawdzić, czy da się uzyskać paliwo lotnicze z nadwyżek żywności i odpadów z przetwórstwa spożywczego.
"W gospodarce liniowej produkujemy coś, używamy i wyrzucamy" - mówi prof. Zhang. - "W tym projekcie odzyskujemy energię i surowce z odpadów, tworząc produkt użytkowy. To brakujące ogniwo w gospodarce o obiegu zamkniętym".
Opisany w Nature Communications proces zaczyna się od hydrotermalnej likwefakcji (HTL) - chemicznej reakcji, która w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury "naśladuje" proces naturalnego powstawania ropy z materii organicznej, ale skraca go z milionów lat do kilku godzin.
Badacze zebrali odpady z pobliskich zakładów spożywczych i umieścili je w reaktorze przypominającym przemysłowy szybkowar. Efektem tego procesu była gęsta ciecz - odpowiednik ropy naftowej pochodzenia organicznego.
Jak powstaje paliwo z jedzenia
Uzyskana substancja wymagała dalszego oczyszczenia. Najpierw usunięto z niej sól, popiół i wilgoć. Następnie zastosowano proces katalitycznego uwodornienia (hydrotreatingu), który eliminuje pozostałości azotu, siarki i tlenu.
Kluczowe było dobranie odpowiedniego katalizatora. Po serii testów naukowcy stwierdzili, że najlepiej sprawdza się połączenie kobaltu i molibdenu (Co-Mo) - powszechnie stosowane w przemyśle naftowym, a jednocześnie tanie i dostępne.
W efekcie powstała mieszanina węglowodorów identycznych z tymi, które występują w klasycznym paliwie lotniczym. Co istotne, nowe paliwo przeszło pomyślnie testy zgodności z normami ASTM i Federalnej Administracji Lotnictwa (FAA), czyli amerykańskimi standardami bezpieczeństwa dla paliw odrzutowych. Nie wymaga żadnych dodatków ani zmian w silnikach.
Kuchenne odpady kontra zmiany klimatu
Choć projekt jest na razie dowodem koncepcji, jego potencjał jest ogromny. Każdego roku na świecie marnuje się około miliarda ton żywności. Według ONZ, nawet 8-10 proc. globalnych emisji gazów cieplarnianych pochodzi z produkcji i utylizacji jedzenia, które nigdy nie trafia na talerze.
"Nasze badania rozwiązują problemy naukowe i inżynieryjne - później przemysł może przejąć pałeczkę" - podkreśla Zhang.
W dłuższej perspektywie technologia może więc rozwiązać dwa kryzysy jednocześnie: nadprodukcję odpadów organicznych i emisje z transportu lotniczego.
Od teorii do praktyki - czyli skala problemu
Droga od reaktora badawczego do zbiorników na lotniskach będzie jednak długa. Samolot pasażerski potrzebuje kilku tysięcy litrów paliwa na jeden lot, a obecna metoda produkcji wciąż działa w skali laboratoryjnej.
Do przemysłowego wdrożenia potrzebne są duże inwestycje i infrastruktura przetwarzania biomasy. Wiele zależy też od regulacji i polityki klimatycznej - Unia Europejska planuje, by od 2030 r. co najmniej 10 proc. paliwa lotniczego pochodziło z odnawialnych źródeł.
W Stanach Zjednoczonych Departament Energii uruchomił program "Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge", którego celem jest osiągnięcie rocznej produkcji 11 mld litrów biopaliw lotniczych do 2030 r. - i aż 45 mld litrów do 2050 r.
Sztuka domknięcia obiegu
Pomysł wykorzystania odpadów spożywczych w lotnictwie doskonale wpisuje się w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym, w której nic się nie marnuje, a produkty uboczne jednego procesu stają się surowcem dla innego.
Jak podkreśla prof. Zhang, "projekt pokazuje, że energia i materia zawarte w odpadach mogą być odzyskane i ponownie wykorzystane". W praktyce oznacza to, że energia z kolacji, której nie zjedliśmy, może kiedyś zasilić silniki samolotu lecącego przez Atlantyk.
A jeśli naukowcom uda się skalować ten proces, przyszłość zrównoważonego lotnictwa może pachnieć nie ropą, lecz... wczorajszym obiadem.
