Svake godine, nacionalna vazduhoplovna industrija koristi oko 22 milijarde galona mlaznog goriva, što proizvodi oko milijardu tona ugljen-dioksida – ili 3% svetske emisije ugljen-dioksida. Zbog toga, istraživači i kreatori politike podjednako gledaju na avijaciju kao na industriju koja ima priliku da smanji emisije.
Jedan od načina da se smanji emisija? Ponovo iskoristite društveni otpad i pretvorite ga u održivo gorivo za vazduhoplovstvo (SAF). U novom radu, tim istraživača iz Pacifičke severozapadne nacionalne laboratorije (PNNL) Ministarstva energetike otkrio je da ako se rafinerije otpada u gorivo danas izgrade u blizini glavnih turističkih centara, Sjedinjene Države bi mogle proizvesti 3-5 milijardi galona SAF-a. od otpada svake godine. Ti galoni bi mogli da zamene 15–25% godišnje zalihe mlaznog goriva u zemlji.
„Identifikovali smo mesta u Sjedinjenim Državama gde su veliki aerodromi dovoljno blizu glavnih centara za proizvodnju otpada gde biste mogli da izgradite ove rafinerije SAF-a upravo sada“, rekao je Timoti Sejple, računarski naučnik u PNNL-u i glavni autor rada, koji objavljeno u leto 2023. u ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Otpad koji proizvodi moderno društvo – kao što je smeće iz domaćinstva, ostaci hrane, mulj iz postrojenja za prečišćavanje vode ili neiskorišćena biljna materija iz poljoprivrede – sadrži iste organske molekule kao u sirovoj nafti koja se nalazi duboko ispod površine Zemlje. Sirova nafta se formira milionima godina kako intenzivna toplota i pritisak hemijski menjaju drevne alge i sićušne morske organizme. Danas su naučnici razvili tehnologiju koja te milione godina kondenzuje u samo sate, proizvodeći „biosirovu“ naftu koja se zatim može rafinisati u gorivo za dizel kamione ili avione.
Ali istraživači još uvek proučavaju kako bi se tehnologija mogla povećati i ostati isplativa. Jedna od prepreka za proizvodnju značajne količine SAF-a je nabavka samog otpada, poznatog kao sirovina. U Sjedinjenim Državama otpada ima u izobilju.
Amerikanci su 2018. proizveli skoro 300 miliona tona smeća, ili 4,9 funti po osobi dnevno. Veliki deo tog smeća je organski, uključujući ostatke hrane kao što su kore od voća i povrća i izbačeni ostaci. Povrh toga, nacionalna postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda proizvode 7,6 miliona tona biočvrstih materija bogatih organskim materijama godišnje.
Jedan trošak koji treba razmotriti je ekološki: da li bi ugljenik koji se emituje transportom SAF-a poništio ugljenik sačuvan u procesu pretvaranja otpada u gorivo? Da bi se pozabavili ovim pitanjem, istraživači su pogledali glavna čvorišta za proizvodnju otpada i koliko su blizu glavnim turističkim čvorištima.
„Ako gradovi grade postrojenja za preradu otpada u gorivo bliže glavnim aerodromima, manje je verovatno da će biti potrebna dodatna infrastruktura da bi SAF stigao do aerodroma“, rekao je Karthikeian Ramasami, glavni hemijski inženjer u PNNL-u i koautor rada. Štaviše, „recikliranje smeća u gorivo znači da to smeće neće biti transportovano miljama daleko do deponija i da se neće razlagati, čime se oslobađa metan“, nastavio je on.
Istraživači su se bavili dvema klasama otpada: vlažnim otpadom, koji uključuje mulj iz postrojenja za prečišćavanje vode ili stajnjak sa farmi, i suvi otpad, uključujući ostatke hrane, drvo, papir, otpad iz dvorišta, plastiku i drugi materijal koji se obično baca u smeće. .
Količina obe vrste otpada raste sa veličinom stanovništva, što znači da najnaseljeniji delovi zemlje takođe proizvode najviše otpada. Istraživači su posmatrali blizinu ovih centara za proizvodnju otpada velikim aerodromima koji koriste mnogo goriva. Primeri uključuju aerodrome u Los Anđelesu, Njujorku, San Francisku, Čikagu i Atlanti.
Aerodrom LAKS u Los Anđelesu, na primer, koristi oko 2 milijarde galona mlaznog goriva godišnje. Na osnovu analize, 131 milion galona proizvodnog potencijala SAF-a koji se javlja u radijusu od 60 milja od LAKS-a mogao bi da zameni oko 7% godišnjeg mlaznog goriva LAKS-a.
U međuvremenu, u Čikagu, aerodrom ORD koristi manje mlaznog goriva — oko 1,1 milijardu galona — ali okolina proizvodi više otpada, koji bi mogao da se iskoristi za stvaranje 236 miliona galona SAF-a ili 22% godišnjeg mlaznog goriva aerodroma.
Sve u svemu, istraživači su otkrili da se rafinerije SAF-a zasnovane na otpadu na do 100 lokacija širom Sjedinjenih Država mogu izgraditi dovoljno blizu aerodroma za proizvodnju i transport 3-5 milijardi galona SAF-a svake godine, smanjujući intenzitet ugljenika u vazduhoplovnoj industriji za 10–18%.
„Pet najboljih aerodroma koriste više od milijardu galona godišnje mlaznog goriva“, rekao je Seiple. „Nemamo dovoljno otpada da zamenimo svo mlazno gorivo, ali ovo bi mogla biti neposredna prilika za dekarbonizaciju koja bi nas mogla dalje usmeriti ka održivijim gorivima.
SAF bi mogao da pomogne u dekarbonizaciji vazduhoplovne industrije, ali izazovi i dalje ostaju.
U radu su istraživači pogledali dve nove metode proizvodnje SAF-a: jedna koja se zove hidrotermalna tečnost, koja koristi intenzivnu toplotu i pritisak koji oponaša prirodni proces koji proizvodi sirovu naftu hiljadama milja ispod površine Zemlje. Drugi je gasifikacija koja koristi paru i kiseonik za stvaranje organski bogatih gasova iz sirovine koji se mogu dalje rafinirati.
SAF stvoren na osnovu ova dva puta mora prvo biti rigorozno testiran i formalno kvalifikovan od strane ASTM, globalne organizacije koja razvija standarde za mlazno gorivo i druge proizvode.
Pored tehničkih izazova, javljaju se i društveni izazovi. Proizvođači bi morali pažljivo da razmotre gde da izgrade rafinerije kako bi minimizirali uticaj na okolne zajednice. Takođe bi moglo biti i protivljenja novim energetskim projektima.
Jedan od načina da se pridobije javnost? Podsetite ih da kamioni za smeće već tutnjaju gradovima svaki dan, ali u slučaju proizvodnje SAF-a, „premeštanje otpada u rafineriju u blizini aerodroma je bolje rešenje nego slanje na deponiju“, rekao je Sajpl.
