Нове авіаційне паливо зі «стічних вод» може скоротити викиди літаків на 70%

Вчені з’ясували, як перетворити стічні води на біопаливо, щоб скоротити викиди літаків на 70% — створивши нову стійку версію авіаційного палива з використанням біомаси та сільськогосподарських відходів. Нова технологія може перетворити стічні води на біопаливо, що дозволить скоротити викиди літаків на 70% порівняно зі звичайним авіаційним паливом, кажуть вчені.

Екологічно чисте авіаційне паливо (SAF) наразі становить менше 1% палива, що використовується в авіаційній промисловості, але існує нагальна потреба у пошуку більш екологічних паливних рішень, оскільки 2,5% світових викидів вуглекислого газу припадає на авіацію.

Основні варіанти авіаційного палива використовують нафту, в той час, як альтернативні варіанти покладаються на жири або мастила. У дослідженні, опублікованому 25 квітня в журналі ACS Sustainable Chemistry and Engineering, вчені описали технологію, яка перетворює стічні води пивоварних заводів і молочних ферм на інгредієнти, необхідні для SAF, а саме — леткі жирні кислоти.

Вчені застосували анаеробне зброджування з затримкою метану (MAAD) — процес, вперше розроблений Мельтемом Ургуном Деміртасом, керівником відділу стійких матеріалів та процесів Аргонської національної лабораторії. У цьому процесі бактерії, замість традиційного очищення стічних вод, розщеплюють органічні речовини у стічних водах шляхом анаеробного розщеплення, перетворюючи стічні води на масляну та молочну кислоти. Ці кислоти згодом можуть бути перетворені на SAF, кажуть вчені.

Однак у процесі також утворюються молочні кислоти, які обмежують виробництво SAF і навіть знижують його вуглецеву ефективність при перетворенні з летких жирних кислот на SAF. Щоб обійти цю проблему, вчені також створили метод електрохімічної сепарації, який вилучає органічні сполуки зі стічних вод.

Кінцевим результатом стала розробка процесу вилучення продуктів на місці, який видаляє бажані відходи у складних сумішах за допомогою мембранного розділення. У поєднанні з анаеробним зброджуванням ці методи дозволили команді створити стійкі мікробні спільноти, які виробляють велику кількість масляної кислоти.

Вчені з Аргонської національної лабораторії продовжать працювати над підвищенням стійкості своїх результатів і навіть досліджуватимуть інші матеріали з сировини, які можуть бути використані з цією технологією. Ці зусилля були профінансовані відділом біоенергетичних технологій Департаменту енергоефективності та відновлюваних джерел енергії Міністерства енергетики США. Сподіваємося, що завдяки фінансуванню досліджень вчені досягнуть своєї мети — комерціалізації процесу та його масштабування для створення достатньої кількості SAF, щоб задовольнити 100% попиту комерційного сектору.

Раніше вчені вже звертали увагу на негативний вплив стічних вод на екосистеми. Цвітіння водоростей, спричинене стічними водами, може «призвести до зміни біорізноманіття», — каже Енн Юнгблут, дослідниця біологічних наук з Національного історичного музею у Великій Британії. Зміни в біорізноманітті можуть спричинити шкідливі наслідки для цілих річок.

«Обидва потоки стічних вод багаті на органіку, і їх очищення традиційними методами є вуглецевоємним», — зазначає провідний автор дослідження Таемін Кім, аналітик енергетичних систем з Аргоннського університету, у своїй заяві. «Використовуючи нашу технологію, ми не тільки очищаємо ці потоки відходів, але й виробляємо низьковуглецеве стійке паливо для авіаційної промисловості».

Процес регенерації продукту на місці за допомогою мембран скорочує викиди парникових газів на 70%, залишаючись при цьому економічно ефективним кінцевим продуктом. За даними Агентства з охорони навколишнього середовища США, парникові гази спричиняють зміну клімату, утримуючи тепло, що викликає хвильовий ефект у різних біомах. Значно зменшуючи їх кількість за допомогою цього процесу, вчені з Аргонни можуть зробити перші кроки у боротьбі зі зміною клімату та усунути потребу у шкідливому паливі.