شناسایی یک منبع جدید برای تامین کامل سوخت صنعت هوانوردی

همکاری بین آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر، مؤسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه ایالتی واشنگتن، راه را برای تولید سوخت پایدار جت باز می کند.

به گزارش تک ناک، یک منبع طبیعی کمتر استفاده شده ممکن است همان چیزی باشد که صنعت هواپیمایی برای کاهش انتشار کربن به آن نیاز دارد.

محققان آمریکایی از موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، دانشگاه ایالتی واشنگتن و آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی (NREL) موفقیت در استفاده از لیگنین به عنوان مسیری برای کاهش 100 درصدی سوخت هوانوردی پایدار را گزارش کردند.

لیگنین قسمت سفت و سخت دیواره سلولی گیاه را تشکیل می دهد. سایر قسمت های گیاه برای سوخت های زیستی استفاده می شود، اما لیگنین به دلیل دشواری در تجزیه شیمیایی و تبدیل آن به ترکیبات مفید، به طور کلی نادیده گرفته شده است.

مطالعه اخیراً منتشر شده فرآیندی را نشان داد که محققان برای استخراج اکسیژن از لیگنین ایجاد کردند تا هیدروکربن‌های حاصل به عنوان ترکیبی برای سوخت جت مورد استفاده قرار گیرند. این تحقیق اخیرا در مجله Joule منتشر شده است.

این مقاله بر نیاز به استفاده از منابع سوخت جت پایدار تاکید می کند، زیرا صنعت خطوط هوایی متعهد شده است که انتشار کربن را به شدت کاهش دهد. در سال 2019، خطوط هوایی 106 میلیارد گالن سوخت جت در سراسر جهان مصرف کردند، رقمی که پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050 بیش از چهار برابر شود. برای دستیابی به هدف صنعت مبنی بر عدم انتشار  خالص کربن در آن بازه زمانی، استفاده عمده از سوخت هوانوردی پایدار (SAF) مورد نیاز خواهد بود.

سوخت جت مخلوطی از مولکول های هیدروکربنی مختلف از جمله آروماتیک ها و سیکلوآلکان ها است. فن‌آوری‌های تجاری‌سازی‌شده فعلی آن اجزا را برای واجد شرایط بودن برای سوخت هوانوردی پایدار 100درصد تولید نمی‌کنند. در عوض، ترکیبات SAF با سوخت‌های هیدروکربنی معمولی ترکیب می‌شوند.  لیگنین به‌عنوان بزرگ‌ترین منبع آروماتیک‌های تجدیدپذیر در طبیعت، می‌تواند پاسخی برای دستیابی به سوخت جت bio-based کامل باشد.

این مقاله تازه منتشر شده توانایی لیگنین را برای تکمیل مسیرهای موجود و سایر مسیرهای در حال توسعه  برای دستیابی به یک منبع سوخت پایدار جت نشان می دهد. به طور خاص، لیگنین که در این تحقیق جدید توضیح داده شده است به سوختهای پایدار هوانوردی اجازه می‌دهد تا سیستم سوخت سازگار را در نسبت‌های ترکیبی بالاتر داشته باشد.

به دلیل مقاومت ناپذیری، لیگنین معمولاً برای گرما و برق سوزانده می شود یا فقط در کاربردهای کم ارزش استفاده می شود. تحقیقات قبلی روغن‌های لیگنین را با محتوای اکسیژن بالا از 27 درصد تا 34 درصد تولید کرده‌اند، اما برای استفاده به عنوان سوخت جت، این مقدار باید به کمتر از نیم درصد کاهش یابد.

فرآیندهای دیگری برای کاهش محتوای اکسیژن انجام شده است، اما کاتالیزورهای درگیر به فلزات نجیب گران قیمت نیاز دارند و ثابت شده است که بازده پایینی دارند. محققان در این سه مؤسسه روش کارآمدی را نشان دادند که از کاربید مولیبدن فراوان در زمین به عنوان کاتالیزور در یک فرآیند پیوسته استفاده می‌کرد و به محتوای اکسیژن حدود 1 درصد دست یافت.