Nhiên liệu phản lực tổng hợp đang cất cánh khi mối quan hệ hợp tác giữa ngành và học thuật tạo cơ hội cho nhiên liệu có công thức đầy đủ
bởi Hiệp hội Công nghiệp Hóa chất
Lộ trình của nhà máy lọc dầu Greenfield Global hiển thị các phương thức vận hành khác nhau đối với nhiên liệu phản lực tổng hợp có công thức bán phần hoặc hoàn toàn. Ảnh: Greenfield Toàn cầu/Khoa học Năng lượng & Kỹ thuật
Greenfield Global, nhà cung cấp hàng đầu về ethanol nhiên liệu, cồn có độ tinh khiết cao và dung môi đặc biệt, đã hợp tác với các nhà khoa học tại Đại học Alberta ở Canada, để tạo ra một trường hợp thuyết phục cho nhiên liệu máy bay tổng hợp có công thức hoàn chỉnh. Nhiên liệu hàng không này có nguồn gốc độc quyền từ nguyên liệu tái tạo và sẽ loại bỏ dầu hỏa có nguồn gốc từ dầu mỏ.
Nghiên cứu gần đây được công bố trên Energy Science & Engineering, cho thấy nhiên liệu máy bay phản lực có thể tái tạo tổng hợp không thể phân biệt được với nhiên liệu máy bay làm từ dầu mỏ và đáp ứng các thông số kỹ thuật dành cho nhiên liệu làm từ dầu hỏa được sản xuất theo thông số kỹ thuật quốc tế được tiêu chuẩn hóa. Công trình nêu bật tiềm năng của nhiên liệu máy bay phản lực tổng hợp như một chất thay thế tạm thời cho nhiên liệu máy bay có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.
Bài báo nghiên cứu cũng trình bày chi tiết một số lộ trình tinh chế có tính năng tổng hợp Fischer-Tropsch (FT). Các con đường liên quan đến việc chuyển đổi hỗn hợp carbon monoxide và hydro (khí tổng hợp) được tạo ra từ sinh khối chất thải và chất thải đô thị hữu cơ thành dầu thô tổng hợp có thể được tinh chế để sản xuất nhiên liệu máy bay. Các lộ trình tinh chế có ưu điểm là hiệu quả, linh hoạt và không giới hạn ở một công nghệ tinh chế cụ thể.
Phát biểu với SCI, Tiến sĩ Hanan El-Sayed, Kỹ sư quy trình cao cấp tại Greenfield Global và đồng tác giả của nghiên cứu, đã giải thích những lợi ích của việc tinh chế FT đối với nhiên liệu hàng không bền vững (SAF):
"Công suất lớn và khả năng mở rộng là những yếu tố thiết yếu cần xem xét khi sản xuất nhiên liệu phản lực tổng hợp. Mặc dù các nguyên liệu giàu hydrocacbon như chất béo và dầu thải có hiệu quả trong sản xuất ngắn hạn, nhưng khả năng cung cấp của chúng bị hạn chế."
"Để đáp ứng mục tiêu dài hạn là đáp ứng nhu cầu hàng không toàn cầu, việc sản xuất nhiên liệu phản lực tổng hợp phải phù hợp với sản xuất dầu mỏ. Điều này đòi hỏi cơ sở hạ tầng và nguồn nguyên liệu sẵn có đầy đủ. Ưu điểm của tinh chế FT là khả năng đáp ứng các yêu cầu về công suất và khả năng mở rộng cần thiết để đạt được mục tiêu dài hạn này."
Gần một thập kỷ trước, Greenfield Global đã thiết lập các mục tiêu của họ để khám phá tiềm năng kinh doanh lâu dài của SAF và phát triển một hỗn hợp có công thức đầy đủ. Kể từ đó, họ đã hợp tác với Đại học Alberta và thông qua các nỗ lực hợp tác, đã phát triển một quy trình độc đáo được cấp bằng sáng chế. Việc hoàn thành nhà máy thí điểm Fischer-Tropsch tùy chỉnh, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong dự án.
Bài báo nghiên cứu cũng nêu bật những rào cản chính trong quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu máy bay có nguồn gốc từ dầu mỏ sang nhiên liệu máy bay tổng hợp có công thức hoàn chỉnh ở quy mô thương mại. Một trở ngại chính xoay quanh quy định.
El-Sayed giải thích: "Hiện tại, khuôn khổ quy định ở Bắc Mỹ không cho phép sử dụng 100% nhiên liệu phản lực tổng hợp. Ngược lại, Vương quốc Anh ở vị thế thuận lợi hơn do Bộ Quốc phòng Vương quốc Anh cung cấp DEF- STAN 91-91, cho phép đánh giá và sử dụng nhiên liệu phản lực tổng hợp 100%.
"Để đạt được kết quả tương tự ở Bắc Mỹ, chúng tôi đang hợp tác với ASTM (Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ) để hướng tới mục tiêu đó. Các cơ sở thí điểm sẽ được sử dụng để sản xuất đủ lượng sản phẩm dầu hỏa cần thiết cho quy trình đủ tiêu chuẩn được nêu trong ASTM D4054."
Đáp ứng nhu cầu hàng không toàn cầu là một thách thức do khối lượng và năng lực cần thiết. Theo El-Sayed, việc giải quyết quá trình chuyển đổi này sẽ cần sự hợp tác giữa nhiều doanh nghiệp, điều này đã được ghi nhận trong nghiên cứu.
Greenfield Global đặt mục tiêu vượt qua những thách thức bằng cách mở rộng công nghệ của mình trên toàn cầu với sự hỗ trợ của các đối tác, sử dụng các kết quả nghiên cứu. "Chúng tôi đã sử dụng thông tin này để đưa ra một trường hợp thuyết phục để đầu tư vào một dự án thử nghiệm hiện đang được tiến hành. Sau khi dự án thử nghiệm được trình diễn thành công, kế hoạch của chúng tôi là chuyển sang một dự án trình diễn, tiếp theo là triển khai một dự án thương mại tiên phong," El-Sayed nói.
Khi ngành hàng không tiếp tục ưu tiên tính bền vững về môi trường, sự hợp tác giữa giới học thuật, các bên liên quan trong ngành và các nhà hoạch định chính sách là rất quan trọng. Bài báo này nhấn mạnh tầm quan trọng của công suất lớn và khả năng mở rộng trong sản xuất SAF.
