وقتی اضافات غذا به سوخت هواپیما تبدیل میشود!

به گزارش مجله خبری نگار/رکنا، دانشمندان به دنبال راهکاری هستند که بتوان از باقی‌مانده‌های غذا سوخت مورد نیاز برای هواپیما‌های آینده را تولید کرد.

اگرچه این موضوع شاید غیرعادی به نظر برسد، اما پژوهشگرانی از دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین روش جدیدی ارائه کرده‌اند که امکان تبدیل پسماند‌های غذایی به سوخت را در مقیاس کوچک اثبات می‌کند.

این تحقیق که نتایج آن در نشریه Nature Communications منتشر شده، به توضیح استراتژی پرداخته است که با آن زباله‌های غذایی به سوخت زیستی و سپس به سوخت جت تبدیل می‌شوند. این سوخت نهایی بدون نیاز به تغییر در سامانه‌های هواپیما، در موتور‌های آن قابل استفاده است.

به گفته پژوهشگران، سوخت تولیدشده از این فرآیند با استاندارد‌های صنعتی برای سوخت جت مطابقت کامل دارد.

اگرچه فعلاً این تحقیقات در مرحله امکان‌سنجی هستند، اما افق‌های امیدوارکننده‌ای پدید آورده‌اند. بهره‌گیری از پسماند مواد غذایی، که به‌وفور در سراسر جهان یافت می‌شود، می‌تواند به صنعت هوانوردی در رسیدن به هدف کاهش انتشار کربن تا صفر خالص در طی سه دهه آینده کمک کند.

پروفسور یوان‌هوی ژانگ، استاد دانشگاه ایلینوی و نویسنده این مطالعه، اظهار داشت: «در اقتصاد خطی، ما محصولات را تولید و مصرف می‌کنیم و سپس به دور می‌اندازیم. ولی در این پروژه ما زباله‌ها را به مواد و انرژی بازیابی‌شده تبدیل می‌کنیم تا محصولی کارآمد بسازیم. این روش، حلقه‌ای مهم در مدل اقتصاد چرخشی را کامل می‌کند.»

چرا هواپیما‌ها در کاهش آلودگی عقب مانده‌اند؟

طبق آمار آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA)، در سال ۲۰۲۲ حدود ۲۹ درصد از گاز‌های گلخانه‌ای این کشور ناشی از حمل‌ونقل بوده که حدود ۷ درصد آن مربوط به هواپیما‌های تجاری است.

در سال‌های اخیر خودرو‌ها توانسته‌اند انتشار گاز‌های مضر خود را به لطف باتری‌ها و فناوری‌های برقی کاهش دهند. اما هواپیما‌های برقی، به دلیل محدودیت باتری‌ها در تامین انرژی لازم برای پرواز‌های طولانی، همچنان به سوخت‌های پرانرژی مانند سوخت جت متکی هستند.

انرژی موجود در هر کیلوگرم سوخت جت، تقریباً ۵۰ برابر بیشتر از باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی است، بنابراین توسعه سخت‌افزار مناسب برای هواپیما‌های برقی نیازمند تحقیقات بیشتری است.

آیا سوخت زیستی می‌تواند راه‌حل نهایی باشد؟

برخی ارزیابی‌ها نشان می‌دهند که سوخت هوانوردی پایدار (SAF) حاصل از مواد آلی، می‌تواند انتشار کربنی پرواز‌ها را تا ۸۰ درصد کاهش دهد.

اگرچه سوخت‌های زیستی مانند اتانول سال‌هاست برای خودرو‌ها استفاده شده‌اند، اما ساخت نوعی از این سوخت که برای هواپیما‌ها مناسب باشد چالش‌برانگیز است؛ چراکه ترکیبات شیمیایی مورد نیاز در این سوخت‌ها باید با استاندارد‌های سخت‌گیرانه سوخت جت هم‌خوانی داشته باشند.

فرآیند تبدیل پسماند‌های غذایی به سوخت جت

در این پروژه، پژوهشگران ضایعات غذایی را از کارخانه‌های تولید مواد غذایی جمع‌آوری کردند و از فرآیندی شیمیایی به نام مایع‌سازی هیدروترمال (HTL) بهره گرفتند.

این فناوری همانند یک «زودپز پیشرفته»، زمان فرآیند طبیعی تشکیل نفت خام را که میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد، فشرده می‌کند و در محیطی کنترل‌شده به‌سرعت انجام می‌دهد.

آنها پس از تولید نفت مصنوعی از پسماند غذا، مراحل زیر را برای تصفیه آن به سوخت جت طی کردند:

مرحله اول: حذف نمک‌ها، خاکستر، رطوبت و سایر ناخالصی‌ها از مواد اولیه.

مرحله دوم: استفاده از روشی به نام هیدروتصفیه کاتالیزوری برای پاک‌سازی ترکیباتی، چون نیتروژن، گوگرد و اکسیژن.

در پایان، تنها هیدروکربن‌های مورد نیاز برای تولید سوخت جت باقی می‌ماند. در آزمایش‌های انجام‌شده، کبالت-مولیبدن به‌عنوان بهترین و در عین حال ارزان‌ترین کاتالیزور برای این فرآیند معرفی شد.

نتایج موفقیت‌آمیز آزمایش سوخت تولیدشده

پژوهشگران سوخت تولیدشده از پسماند غذا را بر اساس معیار‌های سخت‌گیرانه سازمان‌هایی نظیر انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) و اداره هوانوردی فدرال (FAA) آزمایش کردند.

نتایج نشان داد که سوخت مورد نظر تمامی استاندارد‌های موردنیاز را برآورده می‌کند و نیاز به افزودنی خاصی ندارد. این بدان معناست که می‌توان به‌صورت تئوری از آن در موتور‌های هواپیما‌های تجاری استفاده کرد.

این تحقیقات گامی اولیه برای اثبات امکان‌پذیری این فناوری در تولید سوخت جت از پسماند غذایی است. اما تولید مقادیر کافی برای تأمین نیاز‌های تجاری، به منابع مالی و تحقیقاتی عظیمی فراتر از آزمایش‌های دانشگاهی نیاز دارد.