Mỗi 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 – hoặc 3% lượng khí thải carbon dioxide của thế giới. Bởi vì điều này, các nhà nghiên cứu và các nhà hoạch định chính sách cũng đang để mắt đến hàng không như một ngành công nghiệp chín muồi với cơ hội giảm lượng khí thải.
“Chúng tôi đã xác định được những nơi ở Hoa Kỳ, nơi các 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”, Timothy Seiple, một nhà khoa học tính toán tại PNNL và là tác giả chính của bài báo, được xuất bản vào mùa hè năm 2023 trên ACS Sustainable Chemistry &; Engineering, cho biết.
Sản xuất nhiên liệu máy bay phản lực từ chất thải
Chất thải được tạo ra bởi xã hội hiện đại – chẳng hạn như rác thải gia đình, thức ăn thừa, bùn từ các nhà máy xử lý nước hoặc chất thực vật không sử dụng từ nông nghiệp – chứa các phân tử hữu cơ tương tự như trong dầu thô được tìm thấy sâu dưới bề mặt Trái đất. Dầu thô được hình thành qua hàng triệu năm khi nhiệt độ và áp suất cao làm thay đổi hóa học tảo cổ đại và các sinh vật biển nhỏ. Ngày nay, các nhà khoa học đã phát triển công nghệ ngưng tụ hàng triệu năm đó chỉ trong vài giờ, sản xuất dầu “thô sinh học” sau đó có thể được tinh chế thành nhiên liệu cho xe tải diesel hoặc máy bay.
Năm 2018, người Mỹ đã sản xuất gần 300 triệu tấn rác, tương đương 4,9 pound mỗi người mỗi ngày. Phần lớn rác đó là hữu cơ, bao gồm cả thức ăn thừa như vỏ trái cây và rau quả và thức ăn thừa bị 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 carbon phát ra từ việc vận chuyển SAF có hủy 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 chất thải lớn và mức độ gần gũi của chúng với các trung tâm du lịch lớn.
“Nếu các thành phố xây dựng các cơ sở biến chất thải thành nhiên liệu gần các sân bay lớn, ít có khả năng cần thêm cơ sở hạ tầng để đưa SAF đến các sân bay”, Karthikeyan Ramasamy, kỹ sư hóa học trưởng tại PNNL và đồng tác giả của bài báo cho biết. Hơn nữa, “tái chế rác thành nhiên liệu có nghĩa là rác đó sẽ không được vận chuyển 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 tập trung vào hai loại chất thải: chất thải ướt, bao gồm bùn từ các nhà máy xử lý nước hoặc phân từ các trang trại và chất thải khô, bao gồm phế liệu thực phẩm, gỗ, giấy, chất thải sân, nhựa và các vật liệu khác thường được ném vào thùng rác.
Lượng chất thải của cả hai loại chất thải có xu hướng tăng theo quy mô dân số, có nghĩa là các khu vực đông dân nhất của đất nước cũng đang tạo ra nhiều chất thải nhất. Các nhà nghiên cứu đã xem xét sự gần gũi của 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, 131 triệu gallon tiềm năng sản xuất SAF xảy 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 dầu SAF dựa trên chất thải tại tối đa 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, làm giảm cường độ carbon của ngành hàng không xuống 10-18%.
“Năm sân bay hàng đầu đều sử dụng hơn một tỷ gallon nhiên liệu máy bay mỗi năm,” Seiple nói. “Chúng tôi 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 có thể hướng chúng tôi tiến xa hơn đến nhiên liệu bền vững hơn.”
SAF có thể giúp khử cacbon trong ngành hàng không, nhưng những thách thức vẫn còn.
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 cao và áp suất bắt chước quá trình tự nhiên sản xuất dầu thô hàng ngàn dặm dưới bề mặt Trái đất. Loại còn lại là khí hóa galled, sử dụng hơi nước và oxy để tạo ra các khí giàu hữu cơ từ nguyên liệu có thể được tinh chế thêm.
SAF được tạo ra từ hai con đường này trước tiên phải được kiểm tra nghiêm ngặt và chính thức đủ điều kiện bởi ASTM, một tổ chức toàn cầu phát triển các tiêu chuẩn cho nhiên liệu máy bay và các sản phẩm khác.
Bên cạnh những thách thức kỹ thuật, những thách thức xã hội cũng phát sinh. Các nhà sản xuất sẽ phải xem xét cẩn thận nơi xây dựng các nhà máy lọc dầu để giảm thiểu tác động đến các cộng đồng xung quanh. Cũng có thể có một số phản đối đối với các dự án năng lượng mới.
Một cách để giành chiến thắng trước công chúng? Nhắc nhở họ rằng xe chở rác đã ầm ầm đi qua các thành phố mỗi ngày, nhưng trong trường hợp sản xuất SAF, “di chuyển chất thải đến nhà máy lọc dầu gần sân bay là giải pháp tốt hơn là gửi nó đến bãi rác”, Seiple nói.
Ý kiến bạn đọc (0)