NREL从湿垃圾中提取SAF的公式与现有的喷气发动机兼容，使其成为快速获得美国材料试验学会国际认可的有前途的候选方案。信用:丹尼斯·施罗德，NREL飞机站在减少排放以缓解气候变化竞赛的转折点。尽管飞机行业只占美国运输相关的温室气体(GHG)排放量的一小部分——9%——但很难去碳化。到2050年，喷气燃料需求将达到大流行前水平的两倍，ai rlines也加大了减排承诺，燃料、发动机和新兴技术的创新对于将差距缩小到净零至关重要。
随着国家可再生能源实验室(NREL)、代顿大学、耶鲁大学和橡树岭国家实验室的科学家发表了一篇关于负碳可持续航空燃料的新论文，这项任务刚刚获得了巨大的能量。
这篇发表在《美国国家科学院院刊》上的文章概述了一种生物精炼工艺，该工艺利用未开发的食物垃圾和其他湿垃圾的能量来生产既能与现有je t发动机兼容又能支持净零碳飞行的SAF。实际上，这意味着喷气燃料燃烧产生的GHG排放物被生产燃料时从大气中去除或转移的生命周期GHG排放物抵消。
包括西南航空公司在内的大型航空公司已经与NREL和其他组织就美国能源部的湿垃圾飞行示范项目展开合作。从20 19年开始，西南航空开始与NREL合作，作为其进一步承诺的一部分，在可行的情况下，将商业上可行的苏丹武装部队纳入其运营。
有了这份出版物，将这种努力从示范转向商业现实比以往任何时候都更加接近。
该论文的对应作者、NREL科学家德里克·瓦尔登(Derek Vardon)表示:“如果我们的提炼途径扩大，西南航空等航空公司可能只需要一两年时间就能获得燃料监管部门的批准，开始在商业航班中使用湿废物SAF。”。"这意味着净零碳飞行比一些人想象的要早."
与化石喷气燃料相同，但具有负碳扭曲
研究人员的SAF令人印象深刻的减排——与化石喷气式飞机相比净碳排放量下降了165%——是通过瞄准食物垃圾的巨大温室气体足迹实现的。
每年，数百万吨的食物垃圾被运往全国各地的垃圾填埋场。一旦到达那里，它就会腐烂并产生甲烷，这是一种比二氧化碳强20多倍的温室气体。
因此，消除作为甲烷来源的食物垃圾是降低垃圾填埋场排放的一种非常有效的方法。
它也可以有效地生产燃料。先前的研究表明，如何用发酵罐中断甲烷的产生，发酵罐将食物垃圾和其他有机“湿垃圾”的碳能量转化为挥发性脂肪酸(VFAs)，挥发性脂肪酸可以升级为喷气燃料。但是这些研究虽然证明了从湿废物中提取更安全的燃料是可能的，但是没有记录这种燃料是如何满足美国材料试验学会国际燃料特性要求的。
瓦尔登说:“满足美国材料试验学会标准是工业界使用和部署新SAF的强制性要求。“我们的论文表明，我们可以制造符合这些标准的简易机场，分析揭示了如何改进虚拟机场，以便航空公司可以在不牺牲性能的情况下利用大量的VFAs简易机场。”
瓦尔登和其他科学家使用催化剂向VFA分子中添加更多的碳，展示了如何构建长串富含能量的链烷烃，这些链烷烃在化学性质上与传统喷气燃料中的链烷烃基本相同——除了碳足迹的一小部分。
“来自食物垃圾的NREL SAF途径是ASTM国际D4054快速通道评估的一个非常有前途的候选人，”乔希·海恩说，他是代顿大学机械和航空航天工程副教授，是论文的合著者，也是SAF ASTM测试的主要专家。“我们测试的燃料样品含有非常有前景的成分，NREL定制这些成分的能力非常有利于获得批准。”
天空是减少GHG排放的极限
在喷气发动机中使用更高量的SAF需要更多的时间来获得批准，但这样做也可以大大减少净排放量。为了给获得美国材料试验学会对更高级混合物的批准提供一条途径，该论文概述了一个额外的步骤来生产更复杂的分子，称为异链烷烃，它可以具有独特的分支化学结构。
通过更多的测试，由可再生异链烷烃和直链烷烃混合制成的SAF可以与常规喷气燃料以更高的浓度混合，最高可达70%。
瓦尔登解释说:“由于SAF混合物的碳足迹比化石燃料飞机低165%，这种混合物足以使飞行脱碳。
其结果是一个燃料精炼过程，为航空公司提供了短期内减少排放量的快速胜利，同时也为更高的SAF混合提供了长期蓝图，从而实现更深层次的减排。
世界能源公司(World Energy)首席商业官布莱恩·谢尔巴科(Bryan Sherbacow)表示:“开发新的SAF生产技术，将原料转化为脂肪、油类和油脂以外的产品，对我们行业未来的增长至关重要。”世界能源公司是一家全球生物燃料公司，运营着2016年在加州成立的世界上第一家SAF炼油厂。“NREL利用湿废物生产SAF的这一示范展示了该行业实现大规模燃料脱碳所需的原料灵活性的技术潜力。”
拼凑商业航班
大规模实现原料灵活性并非易事。它需要一个由顶尖科学家、分析师和行业专家组成的多学科团队，所有人都从各自的角度努力支持一个引人注目的商业飞行大纲。一些人改进催化剂c的化学性质以升级挥发性脂肪酸，另一些人则在实验室测试燃料性能。还有一些人分析了增加工业生产的经济学。
但或许谈判桌上最关键的参与者是商业航空公司本身。几家美国大型航空公司已经承诺在飞机上使用SAF，并正在加紧努力寻找低碳SAF的新航线，以帮助实现其环保目标。
例如，西南航空公司正与NREL合作，从湿垃圾中扩大SAF，并就如何在美国主要地区使用和供应燃料提供行业见解。通过描述一种更大规模生产SAF的途径，这项新研究可以让航空公司更容易更广泛地采用这种燃料，并减少运营中的排放。
西南航空燃料供应链管理高级总监迈克尔·奥布钦表示:“我们很高兴与NREL合作，继续我们的旅程，让商业上可行的SAF成为现实，成为西南航空未来的一部分。“不可否认的是，SAF在整个行业和西南地区减少排放方面的作用将是显著的。NREL的研究可能会提供一个改变游戏规则的机会，让SAF更具成本效益，从而实现更大规模的部署。”
“我们的SAF路线不是万灵药，”瓦尔登补充道，“但作为拼图的一部分，它可能会对一个众所周知难以脱碳的行业产生重大影响。”
事实上，NREL的分析团队已经表明，美国的湿垃圾，包括食物垃圾，有足够的能量含量来覆盖大约20%的美国飞机燃料消耗。由于燃料是GHG航空工业排放的主要来源——来自低成本湿废物的碳氮负SAF可能正是推动更广泛脱碳所需要的。
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