没有罪恶感的飞行吗?

有一个可怕的讽刺:正如商业规模可持续航空燃料项目接触距离内,Covid-19流行离开的影响航空业大出血现金。没有人知道多快或多远它会恢复。但无论发生什么,对世界net-zero-carbon经济到2050年航空必须发挥自己的作用。

到目前为止,只有法国政府已经呼吁削减碳排放,以换取经济援助的国家的国家航空公司。源条件包括承诺2%的燃料需求在2025年从可持续来源。欧盟委员会正在考虑设定一个最低要求所有航班可持续航空燃料,而挪威征收0.5%的混合1月授权。

无罪飞行之前我们还有很长的路要走,但这是我们必须实现

飞机需要高功率输出和高能量密度的燃料,所以选择取代今天的fossil-derived是有限的。这些选项确实存在,但他们花费几倍煤油,他们没有类似的制造部门需要的数量。

然而,即使在当前的危机中,可持续航空燃料的先驱之一- LanzaTech达成了一项投资安排借用了制药行业可能导致多个植物由中间的十年。与此同时,英国航空公司(British Airways)继续回Velocys waste-to-fuels业务,进一步推进资本一样的详细工程设计工作将是英国的第一个可持续航空燃料植物——建立在亨伯河。

英国的飞机零委员会成立大会于2020年7月”显示,政府和行业正在得到零碳航空严重的挑战,也提供了一个机会,利用国家的资源来满足它的,内维尔哈格里夫斯说,副总统在Velocys浪费燃料。詹妮弗Holmgren LanzaTech首席执行官也在虚拟事件:“他们(部长)是专注于工作,他们专注于创造一个不同的飞行方式——他们谈论无罪飞行。老实说我们还有很长的路要走,但这是我们必须实现的目标。”

生产途径使可持续燃料资源从浪费脂肪和油脂工业尾气已经同意和认证,国际民航组织(ICAO)开发方法生命周期评估碳的影响。

当他们在技术上dropin燃料,不需要任何改变飞机或基础设施,到目前为止,他们只允许在高达50%的混合与化石煤油。在过去的12年里,超过200000次航班使用其中的一部分。

燃料不会低碳航空业,等待其他的进步。然而,他们可能会产生很大的影响在生命周期排放- 80%取决于通路。此外,他们几乎完全消除硫和微粒——这意味着更少的污染,并可能减少气溶胶也影响气候。

扩大

它Lanzatech 15年将扩大。公司的过程依赖于转基因细菌发酵工业废气制造乙醇。其第一个工厂在中国钢铁厂已超过1000万加仑的燃料在过去两年。可以升级到乙醇合成石蜡的煤油。这个酒精飞机平台的thermo-catalytic过程最初是由美国能源部的太平洋西北国家实验室:Lanzatech已经从实验室到中试规模。英国维珍大西洋航空公司和全日空测试商业航班的燃油。

现在主要投资方案和LanzaJet的创建,公司正将允许美国演示设备由2022年初,生产1000万加仑(3800万升)的燃料。如果一切顺利,前三个商业设施在2025年将3000万加仑。每个流程,每一步都必须尽可能有效和自给自足,因此整个尽可能高效。我们花了数年时间优化扩大,霍蒙格林解释说。“在我看来,这里的风险不在于我们是否能够建立一个单位工作。我认为风险是经济学的过程——它还关系到一个航空公司购买大量的燃料。你知道10美分一加仑(2便士/升)不是一个微不足道的数字。”

LanzaTech过程的两个部分是灵活的。其微生物使用水气交换反应做出自己的氢,所以它可以处理各种各样的一氧化碳,氢气比例,即使没有氢可用。随后酒精飞机途径可以采取可持续的乙醇——打开多个源Lanzatech和应该帮助开发能力。“我们想推动低碳,更可持续的乙醇世界拉力和需求,通过创建“霍蒙格林说。Lanzatech能多少?Holmgren认为工业气体仅能使数十亿加仑,和气化市政固体废物要补充一点。她有一个梦想当可再生电力无处不在:“你能想象一个直接空气捕捉机和一个电解单元和单元背面结束?所以技术可能性是无限的…我喜欢这个解决方案,因为它不会碰壁。”

另一个先锋,支点生物能源计划在其工厂附近的机场,这往往是接近城市,和他们的浪费。调试的城市固体垃圾燃料植物在内华达州的沙漠里将在今年晚些时候开始。这里,浪费将气化生产合成气(氢、氧和一氧化碳)、清洗和转换为长链碳氢化合物适合制造喷气燃料使用的费过程。Johnson Matthey设计的反应堆系统和BP,并长期合作的顶点。BP的突破是一个新的过程的催化剂,催化剂结构和修改,以提高它的小圆筒状血管反应。这不是经常得到一步100岁的技术效率的变化,”尤金·麦肯纳说,约翰逊的业务发展和创新。

费过程包括高度放热反应,所以关键是除去热量,保护催化剂和燃料生产最大化。通常,规模是需要效率,证明了壳牌的卡塔尔的大规模设施也使煤油。

但不是在新的反应堆。“你减少所需的催化剂,因为它是如此有效,减少所需资本,因为你不需要巨大厚重的钢墙高压力容器,控制压降。所以你有降低压力,减少蒸汽,减少资本,更少的二氧化碳进入生产产品,所以它变成了一个良性循环,”麦肯纳解释道。

减少、再利用、再循环

Velocys也指望费创新可持续发展在英国和美国航空燃料工厂。反应堆建筑的工作在太平洋西北国家实验室旨在使化学物质在空间——尽管Velocys只有陆地许可证。哈格里夫斯声称Velocys钴催化剂是最活跃的,在每卷催化剂和粒子的结构转换是关键。,推进剥离出来的牛津大学牛津催化剂,Velocys先驱。

说这些东西都不容易,哈格里夫斯但使用已经可用的技术和商业。所以我们要做的是一起编织个人技术,而不必做新,蓝天的研究。”

该植物在密西西比州将浪费木本生物质快速增长的种植园——地区的树木不适合木材、以及变薄和锯末。我们认为很仔细,我们真正消除废弃物,而不是取代其他用途的木头,”他强调。过程中产生的二氧化碳制造燃料将被捕获并存储在地下地质存储。哈格里夫斯认为,解决方案可以被复制的英国工厂——建立在伊明赫姆在林肯郡亨伯河口。亨伯河是宣扬自己是英国的能源河口不仅海上风力,而且现有行业碳排放的努力,很明显这是一个潜在的碳捕获和存储中心。我们的故事,因为我们生产副产品的二氧化碳适合捕捉,所以我们将一个新行业利用碳捕获和存储基础设施。我想我们可以作为一个国家,我们的更好的机会满足零目标。”

Velocys计算生命周期碳排放量减少70%的燃料由木质生物质。然而“公平机制”来确定图可以声称的non-biogenic部分城市固体垃圾(如橡胶或塑料)尚未建立了交通部门的规定。哈格里夫斯希望今年晚些时候它将可用。尽管如此,他相信有“相当大的碳储蓄”已经从浪费而不是制造燃料燃烧或将其发送给垃圾——这两个会释放温室气体。

壳牌和英国航空公司的目的是将燃料——每年足以让1000跨大西洋航班产生约一百万吨的垃圾。自英国出口或垃圾填埋场10 - 15每年几百万吨,可能有更多的植物。

我们可以展示的分子是相同的航空燃料中找到

去的工程设计阶段伊明赫姆植物依靠政府资金支持,最重要的是——一个政策框架。英航之前与Solena(也从家庭垃圾生产燃料)失败的低油价和它被排除在英国的《可再生交通燃料义务法》——一种机制,要求运输燃料供应商来源比例的燃料来自可再生能源。Lanzatech也希望建立植物在英国,但其碳回收技术尚未包括在RTFO框架。在欧盟层面上,磋商正在进行的方法被用来计算温室气体减排通过这样的燃料。

森林和脂肪燃料

在瑞典的一个年轻的公司,Renfuel,计算其燃料将提供至少减少70%的碳排放。Renfuel发展过程将木质素——形式大约30%的树木细胞壁Lignol——成液体油它调用。斯德哥尔摩大学的化学教授约瑟夫•Samec Renfuel创始人,说有可能提取数百万吨的森林残留物(同时保留足够的恢复土壤碳)生产木质素,以及纸浆和造纸工业产生的木质素。这里只有一小部分每年产生的500万吨燃烧过程提供能量,留下一个未开发的潜在有价值的资源。

然而,这种形式的木质素-技术木质素叫卡夫木质素构成挑战,因为它比自然更高度浓缩的形式。而不是碳氧键,很容易被打破,它有很多碳碳键。卡夫处理木质素是不经济的,在一个单独的炼油厂Samec说,但Renfuel”借“植物油用于附近bio-refinery酯化木质素,然后提供了炼油过程可再生道路运输燃料。

我们可以展示的分子是相同的航空燃料中找到。但这还是不够的。你必须标准化。这是一个相当漫长的过程。这就是我们现在正在做,“Samec解释道。欧洲投资银行已经同意支持Renfuel的项目开发植物木质素在瑞典纸浆厂的产能185000吨lignol。Samec估计,利用瑞典森林和纸浆的木素可以使国家运输燃料的净出口国。

废油脂形成发达的途径使航空燃料。这些都是产生在美国现在的世界能源,由芬兰和欧洲生产商Neste,好几年了。现在SkyNRG——设立的一个财团,包括荷兰航空公司荷兰皇家航空公司,正计划首次设施将废油(如食用油)转化为可再生燃料。

但这将需要一个氢的来源。一个项目在荷兰将使用所谓的绿色Delfzijl氢,由电解水。工业化工集团Nouryon,荷兰气体正在看网络运营商Gasunie几家大两倍的大小提出20 mw从SkyNRG设施以满足预期的需求。我们只是需要更多的项目,让这些项目规模,”奥斯卡·Meijerink说,项目领导未来的燃料。

的确,SkyNRG关注搭配绿色氢与碳从工业废气(如Lanzatech的方法)或直接空气捕捉。和绿色氢扩大为合成燃料通道是至关重要的,它必须提供能量的过程。的氢合成燃料通道所需的数量远远高于bio-refinery。然后它变成生物精炼厂的驱动力,而今天它是一个实用程序,Meijerink解释说。二氧化碳的工业来源是非常合理的扩展路径,但我真的相信直接空气捕捉的结局是——当然对2050年我们需要负排放,我们需要这些技术。”

SkyNRG正在探索一个小规模(200吨)与瑞士直接合成燃料工厂空气捕捉先驱,地方工作。一氧化过程将二氧化碳转换成通过电解或水煤气转移。这种方法的另一个优点是,由此产生的合成气很纯粹的意义将费过程中工作得很好,不需要清理阶段。

如果这样一个过程可以扩展,其吸引力将锁定从飞机的二氧化碳排放量连续use-reuse周期。世界各地的其他团体也在研究直接空气捕捉制作燃料。能否足够扩大,能源需求实现,扩大了——仍然是目前计算机建模的问题。

Holmgren希望她和其他人的边缘得到超出了一次性飞行员或演示设备,不能放大。的政策已经帮助我们规模。就是这么简单。我不认为政策制定者正在考虑合作的需要,以及对我们所有人的房间,因为,坦率地说,如果我们不成功,问题是更大——我们都需要赢。”

世界Covid-19之前,国际能源署估计航空排放以每年约2%的速度增长,而且几乎4亿吨喷气燃料被消耗。需求预测是今年平均低25%,但这仍然是一个巨大的体积的燃料,取而代之的是更可持续。

安吉丽梅塔是一个基于科学作家在爱丁堡,英国