شاید عجیب به نظر برسد، اما پژوهشگران دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین معتقدند روشی یافته اند که می تواند این سناریوی غیرمنتظره را دست کم در مقیاسی کوچک به واقعیت تبدیل کنند.

به گزارش ایسنا، در مقاله ای که این هفته در نشریه Nature Communications منتشر شده، مهندسان کشاورزی راهبردی را تشریح کرده اند که طی آن پسماندهای اضافی مواد غذایی به سوخت زیستی تبدیل می شوند و سپس این سوخت ارتقا یافته تا به سوخت جت تبدیل شود؛ سوختی که می تواند مستقیما در موتور هواپیما استفاده شود بدون آن که نیاز به تغییر در زیرساخت های هواپیما باشد.

آنان سوخت تولیدشده از پسماند غذا را با استانداردهای صنعتی مقایسه کردند و دریافتند که با تمام معیارهای لازم برای سوخت جت متداول مطابقت دارد.

اگرچه این یافته ها در حال حاضر بیشتر در حد اثبات امکان پذیری ایده (Proof of Concept) هستند، اما افق هیجان انگیزی را می گشایند که در آن استفاده از پسماند مواد غذایی که بی شک مقدار زیادی از آن در جهان وجود دارد، می تواند به صنعت هوانوردی کمک کند تا به هدف بلندپروازانه خود یعنی دستیابی به انتشار خالص صفر کربن در سه دهه آینده نزدیک تر شود.

پروفسور یوان هوی ژانگ (Yuanhui Zhang)، استاد دانشگاه ایلینوی و نویسنده مسئول مقاله، می گوید: در یک اقتصاد خطی، ما چیزی تولید می کنیم، استفاده می کنیم و سپس دور می اندازیم. اما در این پروژه، ما ضایعات را گرفته و انرژی و مواد آن را بازیابی می کنیم تا محصولی قابل استفاده بسازیم. این کار حلقه گمشده الگوی اقتصاد چرخشی را پر می کند.

آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده (EPA) برآورد کرده است که در سال 2022، حدود 29 درصد از کل انتشار گازهای گلخانه ای آمریکا از بخش حمل ونقل ناشی شده است. از این مقدار، حدود 7 درصد مربوط به هواپیماهای تجاری بوده است.

خودروهای مدرن در سال های اخیر میزان انتشار خود را کاهش داده اند، بخشی از آن به لطف گرایش به سمت انرژی باتری و خودروهای برقی است.

در حالی که هواپیماهای برقی برای پروازهای کوتاه از نظر تئوری ممکن هستند، اما باتری ها هنوز توان کافی برای تأمین انرژی یک جت مسافربری در سفرهای طولانی را ندارند زیرا انرژی موجود در هر کیلوگرم سوخت جت حدود 50 برابر بیشتر از باتری های لیتیوم-یونی معمولی است. به همین دلیل، هواپیماها در کاهش آلایندگی از خودروها عقب مانده اند.

برخی برآوردها نشان می دهند که سوخت هوانوردی پایدار (SAF) که عمدتا از مواد آلی به دست می آید، می تواند انتشار کربن پروازها را تا 80 درصد کاهش دهد.

در حالی که سوخت های زیستی مانند اتانول سال هاست برای خودروها استفاده می شوند، تولید نوعی از آن که مناسب هواپیماها باشد دشوارتر بوده است، چون ترکیب شیمیایی آن ها معمولا با الزامات بسیار سخت گیرانه سوخت جت سازگار نیست.

اینجاست که پسماند مواد غذایی وارد صحنه می شود. در این آزمایش جدید، گروه پژوهشی پسماند غذا را از کارخانه های فرآوری مواد غذایی جمع آوری کرد و سپس از فرآیندی شیمیایی به نام مایع سازی هیدروترمال (Hydrothermal Liquefaction - HTL) استفاده کرد.

این فرآیند در واقع تقلیدی از روش طبیعی تشکیل نفت خام در زمین است با این تفاوت که در محیطی کنترل شده و بسیار سریع تر انجام می شود. در واقع مایع سازی هیدروترمال مانند یک زودپز پیشرفته عمل می کند که زمان چند میلیون ساله طبیعت را فشرده می سازد.

پس از استخراج مقدار زیادی نفت خام مصنوعی از پسماند غذا، پژوهشگران آن را طی دو مرحله به سوخت جت تبدیل کردند :

مرحله اول: حذف نمک، خاکستر، رطوبت و سایر ناخالصی ها .

مرحله دوم: استفاده از فرآیند پاک سازی موسوم به هیدروتصفیه کاتالیزوری (Catalytic Hydrotreating) برای حذف عناصر ناخواسته مانند نیتروژن، گوگرد و اکسیژن .

در نهایت، تنها هیدروکربن های مورد نیاز برای ساخت سوخت جت باقی ماندند. گروه پژوهشی چند نوع کاتالیزور مختلف را آزمایش کرد و دریافت که کبالت مولیبدن (Cobalt Molybdenum) مؤثرترین و در عین حال در دسترس ترین کاتالیزور فلزی برای انجام واکنش های لازم جهت پالایش نفت به سوخت هوانوردی است.

پژوهشگران سوخت هوانوردی استخراج شده از پسماند غذا را بر اساس استانداردهای رسمی انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) و اداره هوانوردی فدرال (FAA) مورد آزمایش قرار دادند.

نتیجه نشان داد که این سوخت تمام معیارهای صنعتی را برآورده می کند و نیازی به افزودنی های خاص ندارد یعنی به صورت نظری می تواند موتور هواپیماهای تجاری را به کار اندازد.

این نتایج گام نخست برای نشان دادن امکان پذیری تولید سوخت جت از پسماند غذا هستند. اما تولید مقادیر زیاد از این سوخت برای تامین نیاز کامل یک هواپیمای مسافربری، چالشی بسیار بزرگ است که مستلزم زمان، منابع و سرمایه گذاری های عظیم خارج از محیط دانشگاهی خواهد بود.