„Žalieji aviaciniai degalai yra pakeliui į netoli jūsų esantį oro uostą
KELIONĖS ORU anaiptol nėra didžiausias antropogeninių šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltinis. Šiuo metu tai sudaro apie 2,5 proc. Tačiau po koronaviruso sukelto nuosmukio kelionių lėktuvu vėl daugėja, o jų išmetamų teršalų kiekis yra didelis ir sunkiai sudorojamas. Mažo nuotolio, mažos talpos lėktuvų akumuliatoriai iš karto žada padėti.
Tačiau didesniems orlaiviams suspausto vandenilio (pagaminto iš žaliųjų šaltinių) panaudojimo, kaip atskirą reaktyvinį kurą arba kuro elementų, kurie vėliau varo elektros variklius, panaudojimo technologija, greičiausiai, liks tik fantazija dar dešimtmečius.
Iš čia ir išpopuliarėjo tvaraus aviacinio kuro (SAF) idėja. Ši stebuklinga medžiaga atitiktų esamą kurą pagal visus svarbius parametrus ir tokiu būdu argotoje būtų „nuleidžiamas“ vietoje žibalo, šiuo metu deginamo lėktuvuose, pakaitalas. Tačiau užuot distiliuojamas iš žalios naftos, SAF būtų gaminamas tiesiogiai arba netiesiogiai iš anglies dioksido.
Idealiu atveju šis CO {-2} atkeliautų neseniai iš atmosferos, todėl jam sugrįžus į orą nesusidaro grynasis šiltnamio efektas. Tačiau jis bus bent jau išgautas iš pramoninio proceso išmetamųjų teršalų, kad būtų galima bent jau pakeisti iškastinio kuro emisijas kitur, kol jis bus išleistas.
Atlikite tai už kainą, konkurencingą su produktais iš naftos perdirbimo gamyklos ir pasaulis bus jūsų austrė. Oro linijų bendrovės jau atliko apie 450 000 skrydžių naudodamos SAF kaip degalų derinio dalį. Pramonė siekia, kad iki 2050 m. būtų neutralus anglies dioksido kiekis, ir kol kas SAF atrodo vienintelis praktiškas būdas tai pasiekti. Tačiau SAF kūrimas yra sudėtinga užduotis.
Atsisakius esminių cheminių medžiagų, tai reiškia, kad reikia paimti variklio išmetamųjų dujų ekvivalentą ir paversti jį kažkuo panašiu į tai, kas iš pradžių buvo į tą variklį supilta.
Tam reikia „sutvarkyti“ anglies dioksido anglį į dideles energijos turinčias molekules. Nenuostabu, kad rezultatas yra maždaug tris kartus brangesnis, nei įprastas reaktyvinis kuras.
Toks SAF, kuris iki šiol pasirodė rinkoje, priklauso nuo fotosintezės, kad būtų galima fiksuoti anglį. Jis gaunamas iš išmesto kepimo aliejaus ir gyvulinių riebalų, kurių trigliceridų molekulės yra susijusios su saulės spindulių poveikiu chlorofilui.
SAF gamybai trigliceridai yra apdorojami hidrinimu, o tai yra nusistovėjęs antžeminiam transportui skirto biodyzelino gamybos būdas. Trigliceridų molekulė susideda iš trijų angliavandenilių uodegų, pritvirtintų prie deguonies turinčios galvutės. Hidrovalymas sujungia deguonį su vandeniliu, kad gautų vandenį. Tai išlaisvina uodegas ir paverčia galvą propano molekule. Tada išlaisvintos uodegos gali būti perdirbamos į lašelius.
Įlipa dabar
Šiuo metu didžiausia hidrintų SAF gamintoja yra Suomijos įmonė Neste. Ji plečia biodyzelino gamyklą Roterdame, skirtą SAF gamybai, ir taip pat didina specialiai pastatytą Porvoo gamyklą savo gimtojoje šalyje. „Neste“ siekia iki 2023 m. pabaigos pagaminti 1,9 milijardo litrų SAF per metus, ty maždaug 15 kartų daugiau, nei 2021 m. visame pasaulyje (nors vis dar mažiau nei 2 % viso pasaulio reaktyvinių degalų suvartojimo). Liepos mėn. buvo pasiektas tam tikras įvykis, kai „American Airlines“ pristatė pirmąją SAF partiją, kurią CORSIA patvirtino kaip „žalią“ – Tarptautinės aviacijos anglies dioksido kompensavimo ir mažinimo schemą, kuri nustato aviacijos išmetamųjų teršalų standartus.
Tačiau „Neste“ nėra vienintelė įmonė, naudojanti hidrovalymą, kad pagamintų SAF iš perdirbtų aliejų ir riebalų. Amerikoje įmonė World Energy samdo buvusią naftos perdirbimo gamyklą Paramount mieste, Kalifornijoje, kad padarytų kažką panašaus. „Paramount“ iš tikrųjų buvo pirmoji gamykla, kuri komerciškai gamino SAF, 2016 m. ją pertvarkė ekologiškas verslininkas Bryanas Sherbacow. „World Energy“, kuriai Sherbacow pardavė gamyklą 2018 m., siekdama išplėsti veiklą, susivienijo su pramoninių dujų specialistu „Air Products“ ir inžinerijos įmone „Honeywell“. Iki 2025 m. ji tikisi pagaminti apie 1,3 milijardo litrų SAF per metus. Tuo tarpu pats p. Sherbacow pasuko kita linkme. Taip siekiama išplėsti atliekų, kurias galima paversti SAF, asortimentą.
Didelė kliūtis plečiant trigliceridų metodą SAF yra žaliavų tiekimas. Visi gali džiaugtis, kad viešojo maitinimo atliekoms suteikiama pridėtinė vertė. Tačiau norint, kad jis rimtai prisidėtų prie reaktyvinių degalų rinkos, tektų pirkti šviežią aliejų ir riebalus, kurie kitu atveju galėtų būti naudojami, kaip maistas. Tai padidintų kainas ir paskatintų aliejinių palmių plantacijų plitimą, o tai atneš savo problemų.
Byloje yra naujas p. Sherbacow projektas „Alder Fuels“. Čia žaliava taip pat yra atliekos, bet šiuo atveju miškininkystės ir žemės ūkio likučiai. Tokią „biomasę“ daugiausia sudaro celiuliozė, hemiceliuliozė ir ligninas – trys struktūriniai polimerai, kurie iš esmės veikia kaip augalo skeletas.
Struktūriniai polimerai negali būti apdorojami niekuo panašaus į hidrovalymą. Vietoj to Alder naudoja pirolizę, kuri suskaido atitinkamą medžiagą į mažas molekules, taikant šilumą. Rezultatas kondensuojamas į skystį, kuriame gausu angliavandenių, kurį įmonė vadina žaliąja žaliava. Tai gali būti perdirbta į SAF esamose naftos perdirbimo gamyklose, o didžiausia Amerikos orlaivių gamintoja „Boeing“ liepą paskelbė, kad naudos kai kuriuos savo lėktuvus rezultatams išbandyti ir kvalifikuoti. Alderis tikisi pradėti komercinę gamybą 2024 m.
Nešvaistykite, nenorite
Viena iš problemų naudojant biomasę, kaip žaliavą yra ta, kad ji yra stambi, todėl brangu surinkti, transportuoti ir saugoti. Norėdami tai apeiti, Alder ieško „stebulės ir stipinų“ sistemos, kurioje perdirbimo įmonės yra stipinų galuose, šalia biomasės šaltinių, o gauta žaliava tanklaiviais gabenama į naftos perdirbimo gamyklą centras.
Alderio skaičiavimais, miškininkystės ir žemės ūkio atliekų, jei taip apdorojama, Amerikoje yra pakankamai daug, kad būtų galima patenkinti tris ketvirtadalius dabartinės šalies aviacinio kuro poreikio – nereikia steigti naujų plantacijų ar konkuruoti su maisto gamyba. Nepaisant to, kiti siūlo kitokią strategiją. Tai skirta anglies dioksido fiksavimui tiesiogiai pramonės įmonėje, o ne pasikliauti biologija.
Populiariausi tokio tiesioginio fiksavimo būdai vadinami „power-to-liquid“ procesais. Iš jų gaunami vadinamieji e-degalai (elektrodegalų santrumpa, nes gamyba bent iš dalies priklauso nuo elektros energijos). Galios pavertimo skysčiu procesai skiriasi. Tačiau visiems būdingas vandenilio ir anglies monoksido mišinio, žinomo kaip sintezės dujos, sukūrimas.
Sintezės dujų vertė yra ta, kad, esant atitinkamoms temperatūroms ir slėgiui bei esant tinkamiems katalizatoriams, jos sudedamosios dalys reaguoja ir išskiria angliavandenilius ir vandenį. Tai vadinama Fischer-Tropsch procesu, pagal vokiečių chemikų, kurie jį išrado XX a. 20-ajame dešimtmetyje, vardus. Antrojo pasaulinio karo metais Vokietija jį panaudojo, anglį paversdama skystuoju kuru, kad kompensuotų šalies prieigos prie naftos trūkumą.
Šis karo laikų metodas apėmė dalinį anglies oksidavimą, kad susidarytų anglies monoksidas. Tačiau ši sudedamoji dalis taip pat gali būti pagaminta iš dalies sumažinus CO {-2}, todėl susidomėjimas jo naudojimu SAF. Aptariamas CO {-2} gali būti iš daugelio šaltinių. Kai kurie svajoja jį paimti tiesiai iš atmosferos, naudodami vadinamąjį tiesioginį oro surinkimą (DAC), kad jį išfiltruotų. Kiti, pragmatiškiau, siūlo jį išgauti, kaip šalutinį produktą iš metaną generuojančių biologinių virškinimo įrenginių arba iš fermentacijos įrenginių, pavyzdžiui, alaus daryklų.
Jei vandeniliui gaminti naudojama atsinaujinanti elektra, elektrolizuojant vandenį, gaunamas e. kuras yra gana žalias.
Viena šalis, turinti daug vandens ir vėjo energijos, kuria galima pasinaudoti tokiu būdu, yra Norvegija. Ir būtent čia konsorciumas „Norsk e-Fuel“ stato DAC gamyklą SAF gamybai. 12,5 mln. litrų per metus turėtų prasidėti 2024 m.
Kitas atsinaujinančios energijos šaltinis yra saulė. Šveicarijos įmonė Synhelion naudoja veidrodžių lauką, kad atspindėtų saulės šviesą į imtuvą bokšto viršuje. Tai įkaitina pernešimo skystį imtuve iki aukštesnės nei 1500 °C temperatūros, o šis skystis savo ruožtu maitina reakcijos kamerą, kuri gamina sintezės dujas redukuodamas vandenį į vandenilį ir CO {-2} iki anglies monoksido. Pirmiausia įmonė naudoja nikelio pagrindu pagamintą katalizatorių ir ima dujas iš biomasės gamyklos, nors plėtoja kitus procesus ir vėliau į sistemą įtrauks DAC. Kai dalis pernešimo skysčio praeina per šilumos saugyklą, kad būtų sukaupta dalis jo šiluminės apkrovos vėlesniam naudojimui, procesas turėtų veikti visą parą.
Rugpjūčio 17 d. Synhelion paskelbė, kad eksperimentinė gamykla gamina sintetines dujas „pramoniniu mastu“, o dabar baigia darbus netoli Kelno, Vokietijoje, iš kurio kitais metais tikisi pristatyti SAF oro linijoms Lufthansa grupė. Jei viskas klostysis gerai, 2025 m. Ispanijoje bus atidaryta dar viena gamykla, kad būtų galima išnaudoti didesnį saulės spindulių lygį. Iki 2030 m., kai pradės veikti papildomos gamyklos, įmonės našumas gali padidėti iki maždaug 850 mln. litrų per metus – tiek, kad būtų patenkinta maždaug pusė Šveicarijos vežėjų poreikių. Tikslas, iki 2040 m., yra 50 mlrd. litrų per metus. Jei taip atsitiktų, reaktyvinių degalų rinkoje būtų padaryta rimta įduba.
Žingsnis į ekologiškesnę ateitį
Atskirame projekte Synhelion užmezgė ryšį su Meksikos įmone CEMEX, kuri yra viena didžiausių cemento gamintojų pasaulyje. Dalis cemento gamybos apima kalkakmenio kaitinimą, kad būtų pašalintas CO {-2}. Dėl šios priežasties pramonė yra atsakinga už maždaug 8 % antropogeninių dujų emisijų. Tačiau aptariamas CO {-2} yra gana grynas, todėl jis idealiai tinka, kaip žaliava. Sėkmingai Ispanijoje išbandžiusios idėją, abi bendrovės siekia viename iš CEMEX darbų pastatyti bandomąją gamyklą. Nors tokiu būdu gaminant e. kurą, nebūtų taip nežalinga, kaip iš atmosferos ištraukus atitinkamą CO {-2}, būtų išgaunama bent dalis aplinkosaugos vertės iš produkto, kuris kitu atveju būtų visiškai atliekos. Kitos įmonės taip pat nori dalyvauti. Ispanijos įmonė „Repsol“ kartu su Saudo Arabijos naftos milžinu „Saudi Aramco“ pastatė Bilbao gamyklą, kuri gamins kurą ne tik lėktuvams, bet ir automobiliams, sunkvežimiams ir laivams, naudojant žaliąjį vandenilį ir CO {-2 } tiekiamas iš netoliese esančios naftos perdirbimo gamyklos. Šioje gamykloje, kurią planuojama atidaryti 2024 m., bus naudojamas katalizinis procesas, kurį sukūrė britų chemijos įmonė Johnson Matthey, kad būtų atliktas Fischer-Tropsching.
Trečias būdas sukurti SAF, skiriasi nuo organinių atliekų arba Fischer-Tropsch proceso, yra biotechnologijų naudojimas.
Viena jau kurį laiką egzistuojanti idėja yra tiesiogiai panaudoti fotosintezę, kuriant vienaląsčius dumblius, kad būtų galima sukurti įprastinius kuro lašelius.
Kitas, pasiūlytas liepos mėn., yra neabejotinai netradicinis bioinžinerijos metodas, pagrįstas molekule, kurią sukuria bakterijos, siekiant apsisaugoti nuo grybelių. Tačiau kol kas šie pasiūlymai apsiriboja laboratorija.
Panašu, kad vienaip ar kitaip atsiranda ekologiško orlaivių kuro gamybos technologija. Tokiomis alternatyvomis nereikia visiškai pakeisti standartinių reaktyvinių degalų, kad būtų pasiektas oro linijų išmetamo anglies dioksido kiekio neutralumo tikslas iki 2050 m., sako Sebastianas Mikoszas, IATA, prekybos grupės, atstovaujančios didžiąją oro linijų pramonės dalį, aplinkos ir tvarumo vadovas. Grupės skaičiavimai rodo, kad SAF galėtų sudaryti 65% aviacijos išmetamo anglies dioksido kiekio mažinimo, o likusią dalį galėtų sudaryti elektra ir vandeniliu varomi orlaiviai, efektyvesnės oro linijų operacijos, išmetamų teršalų kompensavimas ir anglies dioksido surinkimas. Tačiau šimtmečio viduryje vis dar reikia 450 milijardų litrų SAF per metus.
Norint padidinti SAF gamybą iki tokio lygio, gali prireikti vyriausybės palaikymo. Šiuo tikslu Joe Bideno administracija Amerikoje paskelbė mokesčių kreditus ir kitas paskatas SAF gamybai, kaip dalį naujojo šalies išlaidų įstatymo. Vietoj morkų ES naudoja pagaliuką. Valstybių narių prašoma nustatyti SAF tikslus atskiruose oro uostuose. Viename pasiūlyme teigiama, kad jų skaičius padidėtų nuo 2 % 2025 m. iki 85 % iki 2050 m. Vis dėlto pasinaudokite paskatomis plėsti gamybą ir mažinti sąnaudas, ir dar gali ateiti momentas, kai aplinkai jautrūs žmonės galės ramia sąžine įsėsti į orlaivį." [1]
1. "Guilt-free flying; Air travel." The Economist, 20 Aug. 2022, p. 69(US).
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą