پسماندهای غذا به سوخت هواپیما تبدیل می‌شوند

دانشمندان در حال تبدیل کردن ته‌مانده‌های غذا به سوخت هواپیماهای آینده هستند.

به گزارش ایسنا، شاید عجیب به نظر برسد، اما پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین معتقدند روشی یافته‌اند که می‌تواند این سناریوی غیرمنتظره را دست‌کم در مقیاسی کوچک به واقعیت تبدیل کنند.

به نقل از پاپ‌سای، در مقاله‌ای که این هفته در نشریه‌ Nature Communications منتشر شده، مهندسان کشاورزی راهبردی را تشریح کرده‌اند که طی آن پسماندهای اضافی مواد غذایی به سوخت زیستی تبدیل می‌شوند و سپس این سوخت ارتقا یافته تا به سوخت جت تبدیل شود؛ سوختی که می‌تواند مستقیما در موتور هواپیما استفاده شود بدون آن‌که نیاز به تغییر در زیرساخت‌های هواپیما باشد.

آنان سوخت تولیدشده از پسماند غذا را با استانداردهای صنعتی مقایسه کردند و دریافتند که با تمام معیارهای لازم برای سوخت جت متداول مطابقت دارد.

اگرچه این یافته‌ها در حال حاضر بیشتر در حد اثبات امکان‌پذیری ایده (Proof of Concept) هستند، اما افق هیجان‌انگیزی را می‌گشایند که در آن استفاده از پسماند مواد غذایی که بی‌شک مقدار زیادی از آن در جهان وجود دارد، می‌تواند به صنعت هوانوردی کمک کند تا به هدف بلندپروازانه‌ خود یعنی دستیابی به انتشار خالص صفر کربن در سه دهه‌ آینده نزدیک‌تر شود.

پروفسور یوان‌هوی ژانگ (Yuanhui Zhang)، استاد دانشگاه ایلینوی و نویسنده‌ مسئول مقاله، می‌گوید: در یک اقتصاد خطی، ما چیزی تولید می‌کنیم، استفاده می‌کنیم و سپس دور می‌اندازیم. اما در این پروژه، ما ضایعات را گرفته و انرژی و مواد آن را بازیابی می‌کنیم تا محصولی قابل استفاده بسازیم. این کار حلقه‌ گمشده‌ الگوی اقتصاد چرخشی را پر می‌کند.

هواپیماها در کاهش آلایندگی از خودروها عقب مانده‌اند

آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA) برآورد کرده است که در سال ۲۰۲۲، حدود ۲۹ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای آمریکا از بخش حمل‌ونقل ناشی شده است. از این مقدار، حدود ۷ درصد مربوط به هواپیماهای تجاری بوده است.

خودروهای مدرن در سال‌های اخیر میزان انتشار خود را کاهش داده‌اند، بخشی از آن به لطف گرایش به سمت انرژی باتری و خودروهای برقی است.
در حالی که هواپیماهای برقی برای پروازهای کوتاه از نظر تئوری ممکن هستند، اما باتری‌ها هنوز توان کافی برای تأمین انرژی یک جت مسافربری در سفرهای طولانی را ندارند زیرا انرژی موجود در هر کیلوگرم سوخت جت حدود ۵۰ برابر بیشتر از باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی است. به همین دلیل، هواپیماها در کاهش آلایندگی از خودروها عقب مانده‌اند.

آیا سوخت هوانوردی پایدار مبتنی بر زیست‌توده راه‌حل است؟

برخی برآوردها نشان می‌دهند که سوخت هوانوردی پایدار (SAF) که عمدتا از مواد آلی به‌دست می‌آید، می‌تواند انتشار کربن پروازها را تا ۸۰ درصد کاهش دهد.
در حالی که سوخت‌های زیستی مانند اتانول سال‌هاست برای خودروها استفاده می‌شوند، تولید نوعی از آن که مناسب هواپیماها باشد دشوارتر بوده است، چون ترکیب شیمیایی آن‌ها معمولا با الزامات بسیار سخت‌گیرانه‌ سوخت جت سازگار نیست.

تبدیل پسماند غذا به سوخت جت

اینجاست که پسماند مواد غذایی وارد صحنه می‌شود. در این آزمایش جدید، گروه پژوهشی پسماند غذا را از کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی جمع‌آوری کرد و سپس از فرآیندی شیمیایی به نام مایع‌سازی هیدروترمال (Hydrothermal Liquefaction - HTL) استفاده کرد.

این فرآیند در واقع تقلیدی از روش طبیعی تشکیل نفت خام در زمین است با این تفاوت که در محیطی کنترل‌شده و بسیار سریع‌تر انجام می‌شود. در واقع مایع‌سازی هیدروترمال مانند یک «زودپز پیشرفته» عمل می‌کند که زمان چند میلیون‌ساله‌ طبیعت را فشرده می‌سازد.

پس از استخراج مقدار زیادی نفت خام مصنوعی از پسماند غذا، پژوهشگران آن را طی دو مرحله به سوخت جت تبدیل کردند:

مرحله‌ اول: حذف نمک، خاکستر، رطوبت و سایر ناخالصی‌ها.
مرحله‌ دوم: استفاده از فرآیند پاک‌سازی موسوم به هیدروتصفیه کاتالیزوری (Catalytic Hydrotreating) برای حذف عناصر ناخواسته مانند نیتروژن، گوگرد و اکسیژن.
در نهایت، تنها هیدروکربن‌های مورد نیاز برای ساخت سوخت جت باقی ماندند. گروه پژوهشی چند نوع کاتالیزور مختلف را آزمایش کرد و دریافت که کبالت–مولیبدن (Cobalt–Molybdenum) مؤثرترین و در عین حال در دسترس‌ترین کاتالیزور فلزی برای انجام واکنش‌های لازم جهت پالایش نفت به سوخت هوانوردی است.

سوخت تولیدشده آزمایش‌ها را با موفقیت پشت سر گذاشت

پژوهشگران سوخت هوانوردی استخراج‌شده از پسماند غذا را بر اساس استانداردهای رسمی انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) و اداره‌ هوانوردی فدرال (FAA) مورد آزمایش قرار دادند.

نتیجه نشان داد که این سوخت تمام معیارهای صنعتی را برآورده می‌کند و نیازی به افزودنی‌های خاص ندارد یعنی به‌صورت نظری می‌تواند موتور هواپیماهای تجاری را به کار اندازد.

این نتایج گام نخست برای نشان دادن امکان‌پذیری تولید سوخت جت از پسماند غذا هستند. اما تولید مقادیر زیاد از این سوخت برای تامین نیاز کامل یک هواپیمای مسافربری، چالشی بسیار بزرگ است که مستلزم زمان، منابع و سرمایه‌گذاری‌های عظیم خارج از محیط دانشگاهی خواهد بود.

*