Rossa JarmanaW budynku na skraju parku biznesowego pod Sheffield badacz Ihab Ahmed przygotowuje się do uruchomienia małego silnika odrzutowego.
Pierwotnie używany jako pomocniczy zespół napędowy komercyjnego samolotu pasażerskiego, został przekształcony w stanowisko testowe nowych paliw opracowanych w pobliskim laboratorium.
Rozwiązanie to stanowi centralny element Centrum Innowacji w zakresie Zrównoważonych Paliw (SAF-IC) Uniwersytetu w Sheffield, ośrodka badawczego utworzonego w celu umożliwienia przygotowania i oceny paliw syntetycznych na małą skalę przed wprowadzeniem ich do produkcji na dużą skalę.
Na szeregu ekranów komputerów w pobliskiej sterowni Ihab może obserwować, jak silnik uruchamia się od wybuchu płomienia, a następnie zapala.
Czujniki informują go w czasie rzeczywistym o tym, co robi silnik i pozwalają mu na ciągłą analizę spalin.
Zrównoważone paliwa lotnicze (SAF) to syntetyczne alternatywy dla paliw kopalnych, wytwarzane ze źródeł odnawialnych.
Mogą to być zużyte oleje kuchenne, tłuszcze roślinne i odpady rolnicze, a także wychwycony dwutlenek węgla.
Zaletą spalania takich paliw jest to, że nie zwiększają one całkowitego ładunku dwutlenku węgla w atmosferze.
Emitowany węgiel został usunięty dopiero niedawno za pomocą roślin lub procesów chemicznych. Natomiast spalanie paliw kopalnych uwalnia węgiel zmagazynowany w ziemi przez miliony lat.
„Z ekologicznego punktu widzenia jest dzień i noc” – mówi Ahmed.
„Zasadniczo CO2 powinno wynosić zero, co oznacza, że do atmosfery nie będzie już dodawany dwutlenek węgla, ale kolejną korzyścią jest brak emisji CO2.
„Na przykład redukuje cząsteczki lub dym wydobywający się z silnika, które mogą wpływać na płuca i przyczyniać się do tworzenia smug kondensacyjnych. »
W praktyce paliwa zrównoważone nie są neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla ze względu na energię zużywaną do ich produkcji, rafinacji i transportu. Rzeczywiste obniżki różnią się znacznie w zależności od użytego paliwa.
Przemysł lotniczy znajduje się pod presją znalezienia alternatywy dla nafty.
Według prognoz Airbusa i Boeinga w ciągu najbliższych dwóch dekad globalna flota samolotów pasażerskich wzrośnie ponad dwukrotnie, w miarę wzrostu klasy średniej w krajach takich jak Indie i Chiny i wzrostu zapotrzebowania na podróże lotnicze.
Jednocześnie członkowie Międzynarodowego Zrzeszenia Przewoźników Powietrznych, które reprezentuje linie lotnicze, zobowiązali się do osiągnięcia zerowej emisji netto do 2050 r.
Wymiana starszych samolotów na nowe modele przyniesie korzyści. Najnowocześniejsze urządzenia zużywają od 15 do 30% mniej paliwa niż ich poprzednicy. Jeśli jednak branża ma się dalej rozwijać, trzeba będzie zrobić znacznie więcej.
Oczekuje się, że w dłuższej perspektywie pewną rolę odegrają nowe technologie, takie jak wodór i elektryfikacja, przynajmniej w przypadku krótszych podróży. Jednak wyzwania stojące przed nami są znaczne.
Na przykład wodór jest materiałem nieporęcznym i trudno go przechowywać w dużych ilościach. Należy go przechowywać w postaci silnie sprężonego gazu lub bardzo zimnej cieczy. Aby był zrównoważony, musi być produkowany w „czysty” sposób, ze źródeł odnawialnych, a jego rezerwy są obecnie bardzo ograniczone.
„Uważamy, że z technicznego punktu widzenia moglibyśmy wprowadzić na rynek mały samolot z ogniwami wodorowymi w latach 2035–2045” – mówi Arjen Meijer, dyrektor naczelny brazylijskiego producenta samolotów Embraer.
„Ale pytanie, na które należy odpowiedzieć, brzmi: czy będzie wystarczająca ilość wodoru do zasilania tych samolotów? Te rzeczy muszą się połączyć. Nie mogą one występować oddzielnie. »
Baterie natomiast są obecnie bardzo ciężkie w porównaniu do zawartej w nich energii. Dlatego nie nadają się do napędzania dużych samolotów lub podróżowania na duże odległości.
Oznacza to, że samoloty wodorowe i hybrydowe, czyli w pełni elektryczne, jeszcze przez lata nie ujrzą światła dziennego. Z drugiej strony zrównoważone paliwa lotnicze można wytwarzać w laboratorium i mają te same właściwości, co konwencjonalne paliwa otrzymywane z ropy naftowej, dzięki czemu można je stosować we współczesnych samolotach.
ReuteraIstnieją ograniczenia. Linie lotnicze mają obecnie obowiązek stosowania mieszanki SAF ze zwykłym paliwem, przy czym udział SAF nie przekracza 50%.
Nowoczesne samoloty są jednak w stanie spalić 100% SAF. W zeszłym roku podczas specjalnie zatwierdzonego lotu testowego Virgin Atlantic przeleciała Boeingiem 787 z Londynu do Nowego Jorku, korzystając z paliwa produkowanego wyłącznie z tłuszczów odpadowych i cukrów roślinnych.
„Technologie są już dostępne i certyfikowane do stosowania w samolotach” – wyjaśnia Julie Kitcher, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju w Airbusie.
„Prawdziwym wyzwaniem dla paliw zrównoważonych jest możliwość ich produkcji na dużą skalę, w każdym miejscu na świecie, ponieważ jest to branża globalna, po przystępnej cenie. »
I w tym tkwi problem. Rezerwy SAF są obecnie minimalne. Według europejskiego regulatora EASA stanowią one zaledwie 0,05% paliwa zużywanego w UE. Kosztują także od trzech do pięciu razy więcej niż „zwykła” nafta.
Władze chcą to zmienić. W Wielkiej Brytanii wprowadzono „mandat SAF”, który stanowi, że od przyszłego roku 2% całego dostarczanego paliwa lotniczego musi stanowić SAF, następnie 10% w 2030 r. i 22% w 2040 r.
Podobny mandat ma Unia Europejska, choć rozciąga się on do roku 2050, kiedy to cel wykorzystania JPK wyniesie 63%. Stany Zjednoczone nie mają minimalnych wymagań, ale oferują dotacje mające na celu obniżenie cen paliw zrównoważonych.
Jeśli jednak wykorzystanie SAF ma wzrosnąć, konieczne będzie również znaczne zwiększenie produkcji.
Istnieje wiele różnych metod i ścieżek produkcji paliw zrównoważonych. Można je wytwarzać z biomasy, takiej jak zużyty olej kuchenny, rośliny energetyczne, drewno, pozostałości rolne, a nawet odpady ludzkie.
Istnieją jednak obawy, że rozwiązanie to nie zapewni całego paliwa, jakiego będzie potrzebował rynek. Może zaistnieć potrzeba uniknięcia stosowania niektórych surowców, aby zapobiec degradacji środowiska, takiej jak wylesianie, lub aby zapobiec przekształceniu gruntów potrzebnych do uprawy żywności w grunty do produkcji energii.
Alternatywą jest zastosowanie metody zwanej „zasilaniem w ciecz”, podczas której woda i dwutlenek węgla ulegają rozkładowi, a powstały węgiel i wodór łączą się, tworząc płynne paliwo.
Mogłoby to zapewnić potencjalnie nieograniczone dostawy paliwa, ale aby było zrównoważone, wymagałoby dużych ilości energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, a także znacznego zwiększenia wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.
Obydwa procesy – biomasa i zamiana energii na ciecz – są obecnie bardzo drogie. Przemysł lotniczy wymaga zatem środków zwiększających produkcję i obniżających ceny poprzez efekt skali.
Ekolodzy zastanawiają się jednak, czy to rozwiązanie jest w ogóle wykonalne.
„Istnieją dobre i złe SAF, ale brutalna prawda jest taka, że w tej chwili jest ich niewiele” – mówi Matt Finch, szef brytyjskiej grupy kampanii Transport & Environment.
„Z drugiej strony linie lotnicze zamawiają obecnie tysiące nowych samolotów i wszystkie będą zasilane paliwami kopalnymi przez co najmniej 20 lat.
„Czyny mówią głośniej niż słowa i jasne jest, że sektor lotniczy nie ma zamiaru uniezależnić się od zanieczyszczeń. »
Jednakże podczas niedawnych pokazów lotniczych w Farnborough ogłoszono kilka ważnych ogłoszeń dotyczących SAF.
Konsorcjum składające się z Airbusa, AirFrance-KLM, Associated Energy Group, BNP Paribas i Qantas ogłosiło plany zainwestowania 200 mln dolarów (151 mln funtów) w nowy fundusz, który będzie inwestował w „dojrzałe technologicznie projekty produkcji SAF z wykorzystaniem na przykład odpadów surowców na bazie”.
Boeing ogłosił, że nawiązał współpracę z firmą inwestycyjną Clear Sky w celu promowania metody produkcji SAF wprowadzony na rynek przez brytyjską firmę Firefly.
Metoda ta polega na pobieraniu ludzkich odchodów i użyciu ciepła i wysokiego ciśnienia w celu przekształcenia ich w substancję, którą można następnie wykorzystać do wytworzenia SAF.
Innymi słowy, pozwala na napędzanie samolotów ekskrementami.
- Wyjaśnienie 20 września 2024 r.: Ten artykuł został zmieniony w celu uwzględnienia dodatkowych informacji na temat wpływu produkcji, rafinacji i transportu paliw zrównoważonych na emisję CO2.
