Hàng năm, ngành hàng không của quốc gia sử dụng khoảng 22 tỷ gallon nhiên liệu máy bay, tạo ra khoảng 1 tỷ tấn carbon dioxide—hay 3% lượng khí thải carbon dioxide của thế giới. Vì điều này, các nhà nghiên cứu cũng như các nhà hoạch định chính sách đều coi ngành hàng không là một ngành có cơ hội giảm lượng khí thải.
Tín dụng: Pixabay
Một cách để giảm lượng khí thải? Tái sử dụng chất thải của xã hội và biến nó thành nhiên liệu hàng không bền vững (SAF). Trong một bài báo mới, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) của Bộ Năng lượng đã phát hiện ra rằng nếu các nhà máy lọc chất thải thành nhiên liệu ngày nay được xây dựng gần các trung tâm du lịch lớn, Hoa Kỳ có thể sản xuất 3–5 tỷ gallon SAF khỏi rác thải hàng năm. Những gallon đó có thể thay thế 15–25% nguồn cung cấp nhiên liệu máy bay hàng năm của quốc gia.
Timothy Seiple, nhà khoa học tính toán tại PNNL và là tác giả chính của bài báo, cho biết: “Chúng tôi đã xác định được những địa điểm ở Hoa Kỳ có sân bay lớn đủ gần các trung tâm sản xuất chất thải lớn, nơi bạn có thể xây dựng các nhà máy lọc dầu SAF này ngay bây giờ”. được xuất bản vào mùa hè năm 2023 trên tạp chí Hóa học & Kỹ thuật bền vững ACS.
Sản xuất nhiên liệu máy bay từ chất thải
Chất thải do xã hội hiện đại tạo ra—chẳng hạn như rác thải sinh hoạt, thức ăn thừa, bùn thải từ các nhà máy xử lý nước hoặc chất thực vật không được sử dụng từ nông nghiệp—chứa các phân tử hữu cơ giống như trong dầu thô được tìm thấy sâu dưới bề mặt Trái đất. Dầu thô được hình thành qua hàng triệu năm do nhiệt độ và áp suất cao làm biến đổi hóa học của tảo cổ đại và các sinh vật biển nhỏ bé. Ngày nay, các nhà khoa học đã phát triển công nghệ cô đọng hàng triệu năm đó chỉ trong vài giờ, tạo ra dầu "thô sinh học" mà sau đó có thể được tinh chế thành nhiên liệu cho xe tải chạy bằng diesel hoặc máy bay.
Nhưng các nhà nghiên cứu vẫn đang nghiên cứu làm thế nào để có thể mở rộng quy mô công nghệ mà vẫn tiết kiệm chi phí. Một rào cản đối với việc sản xuất một lượng SAF đáng kể là việc cung cấp chất thải, được gọi là nguyên liệu thô. Ở Mỹ, rác thải rất dồi dào.
Năm 2018, người Mỹ thải ra gần 300 triệu tấn rác, tương đương 4,9 pound mỗi người mỗi ngày. Phần lớn rác thải đó là hữu cơ, bao gồm cả thức ăn thừa như vỏ trái cây và rau củ cũng như thức ăn thừa vứt đi. Trên hết, các nhà máy xử lý nước thải của quốc gia tạo ra 7,6 triệu tấn chất rắn sinh học giàu hữu cơ mỗi năm.
Một chi phí cần xem xét là môi trường: liệu lượng carbon thải ra khi vận chuyển SAF có loại bỏ lượng carbon tiết kiệm được trong quá trình biến chất thải thành nhiên liệu không? Để giải quyết câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã xem xét các trung tâm sản xuất rác thải lớn và khoảng cách giữa chúng với các trung tâm du lịch lớn.
Karthikeyan Ramasamy, kỹ sư hóa học trưởng tại PNNL và đồng tác giả của bài báo cho biết: “Nếu các thành phố xây dựng các cơ sở xử lý chất thải thành nhiên liệu gần các sân bay lớn thì sẽ ít có cơ sở hạ tầng bổ sung để đưa SAF đến các sân bay”. Hơn nữa, "tái chế rác thành nhiên liệu có nghĩa là rác đó sẽ không được vận chuyển bằng xe tải hàng dặm đến các bãi chôn lấp và sẽ không bị phân hủy, giải phóng khí mê-tan," ông tiếp tục.
Thay thế nhiên liệu xăng dầu tại các sân bay lớn
Các nhà nghiên cứu đã phân loại hai loại chất thải: chất thải ướt, bao gồm bùn từ các nhà máy xử lý nước hoặc phân từ trang trại, và chất thải khô, bao gồm phế liệu thực phẩm, gỗ, giấy, rác sân vườn, nhựa và các vật liệu khác thường được vứt vào thùng rác. .
Lượng chất thải của cả hai loại chất thải có xu hướng tăng theo quy mô dân số, điều đó có nghĩa là những khu vực đông dân nhất của đất nước cũng đang tạo ra nhiều chất thải nhất. Các nhà nghiên cứu đã xem xét khoảng cách giữa các trung tâm sản xuất chất thải này với các sân bay lớn sử dụng nhiều nhiên liệu. Ví dụ bao gồm các sân bay ở Los Angeles, New York, San Francisco, Chicago và Atlanta.
Ví dụ, sân bay LAX của Los Angeles sử dụng khoảng 2 tỷ gallon nhiên liệu máy bay mỗi năm. Dựa trên phân tích, tiềm năng sản xuất 131 triệu gallon SAF diễn ra trong bán kính 60 dặm của LAX có thể thay thế khoảng 7% nhiên liệu máy bay phản lực hàng năm của LAX.
Trong khi đó, tại Chicago, sân bay ORD sử dụng ít nhiên liệu máy bay hơn - khoảng 1,1 tỷ gallon - nhưng khu vực xung quanh tạo ra nhiều chất thải hơn, có thể được sử dụng để tạo ra 236 triệu gallon SAF hoặc 22% nhiên liệu máy bay hàng năm của sân bay.
Nhìn chung, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các nhà máy lọc SAF dựa trên chất thải tại 100 địa điểm trên khắp Hoa Kỳ có thể được xây dựng đủ gần các sân bay để sản xuất và vận chuyển 3–5 tỷ gallon SAF mỗi năm, giảm cường độ carbon của ngành hàng không. bằng 10–18%.
Seiple cho biết: “Năm sân bay hàng đầu đều sử dụng hơn một tỷ gallon nhiên liệu máy bay mỗi năm. "Chúng ta không có đủ chất thải để thay thế tất cả nhiên liệu máy bay, nhưng đây có thể là cơ hội ngay lập tức để khử cacbon, giúp chúng ta tiến xa hơn tới các loại nhiên liệu bền vững hơn."
Tương lai của nhiên liệu hàng không bền vững
SAF có thể giúp khử cacbon trong ngành hàng không, nhưng vẫn còn những thách thức.
Trong bài báo, các nhà nghiên cứu đã xem xét hai phương pháp sản xuất SAF mới nổi: một phương pháp gọi là hóa lỏng thủy nhiệt, sử dụng nhiệt độ và áp suất cao mô phỏng quá trình tự nhiên tạo ra dầu thô cách bề mặt Trái đất hàng ngàn dặm. Cách thứ hai là khí hóa mật, sử dụng hơi nước và oxy để tạo ra khí giàu hữu cơ từ nguyên liệu thô có thể được tinh chế thêm.
SAF được tạo ra từ hai con đường này trước tiên phải được kiểm tra nghiêm ngặt và đủ tiêu chuẩn chính thức bởi ASTM, một tổ chức toàn cầu phát triển các tiêu chuẩn cho nhiên liệu máy bay phản lực và các sản phẩm khác.
Bên cạnh những thách thức về mặt kỹ thuật, những thách thức về mặt xã hội cũng nảy sinh. Các nhà sản xuất sẽ phải cân nhắc cẩn thận nơi xây dựng nhà máy lọc dầu để giảm thiểu tác động đến cộng đồng xung quanh. Cũng có thể có một số ý kiến phản đối các dự án năng lượng mới.
Một cách để thu phục công chúng? Nhắc họ rằng xe chở rác chạy ầm ầm khắp các thành phố hàng ngày, nhưng trong trường hợp sản xuất SAF, "chuyển chất thải đến nhà máy lọc dầu gần sân bay là giải pháp tốt hơn là gửi nó đến bãi chôn lấp", Seiple nói.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
