آفاق الوقود الحيوي في الطيران

يتم استخدام الوقود الحيوي حاليًا بشكل أكثر نشاطًا في نقل السيارات ، ولكن ماذا عن الطائرات؟ يتم الآن دراسة مسألة استخدام هذا النوع من الوقود على نطاق واسع في الصين ، وقد تم بالفعل تحديد مجالات معينة للتنمية في المستقبل.

يمثل الطيران ثلاثة في المائة من انبعاثات غازات الدفيئة في الاتحاد الأوروبي ، ومن المأمول أن يساعد استخدام الوقود الحيوي في الطائرات في تقليل هذا الرقم والمساعدة في تحقيق هدف الرابطة الدولية للنقل الجوي بخفض انبعاثات الكربون من الطيران إلى النصف بحلول عام 2050 مقارنة بعام 2005.

وصف البروفيسور تشونج تشينج تونج من كلية الصين منخفضة الكربون في الصين وبريطانيا آفاق تطوير الوقود الحيوي في مقابلة مع مجلة المهندسين.

ما مدى قربنا من استخدام الوقود النظيف للطيران؟

تم استخدام الوقود الحيوي لأول مرة في مجال الطيران في عام 2008. كان فيرجن أتلانتيك ، الذي مزج 20 في المئة من الوقود الحيوي مع الوقود التقليدي. على مر السنين ، اختبرت العديد من الشركات هذه التكنولوجيا (Air New Zealand، KLM) ، لكن آخر الإنجازات في هذا المجال تخص شركة الطيران الصينية Hainan Airlines ، التي استخدمت في عام 2017 الزيوت النباتية المستهلكة الممزوجة بالوقود النفاث التقليدي للرحلة من الصين إلى الولايات المتحدة الأمريكية .

لقد كان عرضًا جيدًا لاستخدام أنواع الوقود البديلة ، لذلك كان التقدم واضحًا.

ما هي إمكانات الوقود الحيوي لتقليل انبعاثات الطيران؟

الإمكانات ضخمة. وفقًا لدراسة (تقرير الطيران الأوروبي لعام 2019) ، يمكن للوقود الحيوي أن يقلل الانبعاثات بنسبة تصل إلى 90 بالمائة.

يقدر إنتاج المضافات الحيوية لوقود الطيران في الاتحاد الأوروبي حالياً بنحو 2.3 مليون طن سنويًا ، وهو ما يعادل حوالي أربعة بالمائة من الوقود الأحفوري التقليدي.

هل يعمل الوقود الحيوي بنفس جودة الكيروسين؟

بشكل عام ، أعطت الاختبارات نتيجة إيجابية. في الوقت الحالي ، حددنا حدود العمل المستدام ، اعتمادًا على جودة الوقود الحيوي ، والذي يختلف اعتمادًا على عملية الإنتاج ، وكذلك على المواد الخام.

من الدراسات العديدة التي أجريناها ، أصبح من الواضح أن الوقود الحيوي المنتج يحتوي على الأكسجين الزائد. وبالتالي ، تصبح القيمة الحرارية (كثافة الطاقة) أقل قليلاً مقارنة بالوقود النفاث التقليدي. بناءً على هذه البيانات ، قمنا بتطوير تقنية لمزيد من المعالجة لهذا النوع من الوقود الحيوي لجعله الطيران.

بالطبع ، عندما نتحدث عن استخدام الوقود الحيوي في الطيران ، فإننا لا نتحدث عن بديل كامل. نحن نخطط ليحل تدريجيا محل التناظرية "الخضراء". بادئ ذي بدء ، ستتألف العملية من مزج نوعين من الوقود ، على سبيل المثال ، 10 أو 20 في المائة من الوقود الحيوي إلى كيروسين الطيران التقليدي. هذا من شأنه أن يعطينا انخفاض في ثاني أكسيد الكربون.

أنت تعمل على حرق الوقود الحيوي بطريقة نظيفة. هل هذا يعني أنه حتى لو كان لديك وقود نظيف ، فلا يزال من الممكن أن يحترق بشدة؟

نعم هذا صحيح. يجب أن يكون لديك آلية لحرقها النظيف ، لأن خصائص الوقود الحيوي ستختلف عن أنواع الوقود التقليدية من حيث الخواص الفيزيائية وكذلك الخواص الكيميائية.

والسؤال هو ما إذا كانت المحركات تحتاج إلى تعديل بحيث يكون الاحتراق أكثر نظافة ، أم أن هناك نوعًا من تعديل الوقود يحتاج إلى الاحتراق دون مشاكل؟

هناك العديد من الآراء حول هذا ، ولكن بالطبع نحاول عدم تعديل المحرك ، لأنه في النهاية سيكون مكلفًا وغير عملي.

نحن نقوم بالكثير من الاختبارات - خاصة اختبارات الاحتراق - للتأكد من حصولنا على تخفيض في الانبعاثات وكفاءة مناسبة.

لا تريد أن يكون لديك وقود منخفض الكفاءة يحترق في منتصف الطريق ويسبب مشاكل الاحتراق؟ لذلك ، فإن الاختبارات الصارمة ، وخاصة في مجال الطيران ، أمر لا بد منه ، حيث أنه يتعلق بسلامة الطيران.

هناك العديد من المصادر المختلفة للوقود الحيوي. هل يعتبرون جميعهم أم أن هناك قائدًا؟

عملت في الجيل الأول من الوقود الحيوي ، الذي يستخدم المحاصيل الغذائية في اختبارات الاحتراق. ولكن هناك الآن ميل نحو التحول إلى الجيل الثاني والجيل الثالث من الوقود الحيوي ، الذي لا ينافس الغذاء ولا يعتمد على الأرض.

الزيوت النباتية المستخدمة من الواضح أنها حل جيد. على وجه الخصوص ، في الصين هناك الكثير من الزيوت النباتية الضائعة في صناعة المواد الغذائية ، وخاصة في صناعة المشروبات. لذلك هناك هامش كبير للتحويل إلى الوقود الحيوي.

تعتمد المادة الوسيطة على المصادر. وهذه المادة الخام تعتمد في النهاية على البلد الذي يتم استخراجها منه. هناك العديد من الفرص لاستخدام الزيت المستخدم في الصين في الوقت الحالي ، ولكن هذا ليس هو الحال في الاتحاد الأوروبي.

في أوروبا ، قد يكون من الأنسب البحث عن مصادر بديلة أخرى ، مثل سيقان التبغ أو نفايات الدهون الحيوانية ، أو الكتلة الحيوية المستندة إلى اللينوسيلوز.

يستخدم Lignocellulose كأساس للكتلة الحيوية - النشا ، وجبة قصب السكر - وجميع هذه المواد الخام المحتملة للوقود الحيوي. يشهد الاتحاد الأوروبي بأن بعض أنواع الوقود الحيوي هذه صديقة للطيران ، لذلك نرى تقدمًا كبيرًا في هذا المجال.

ماذا عن الطحالب؟

بالطبع ، هناك العديد من الآمال لتطوير الوقود الحيوي من الطحالب ، ولكن هناك العديد من المشاكل في الإنتاج. لا يزال الاتحاد الأوروبي غير قادر على إتاحة هذه العملية تجاريًا من حيث الحجم.

سيكون هناك العديد من الدراسات في هذا المجال. هذا هو أحد المجالات التي أحاول أيضًا أخذها في الاعتبار ، لأن في الصين أيضًا الكثير من الطحالب.

إذا راهنت على ما يمكن أن يصبح وقود المستقبل ، فماذا سيكون؟

أعتقد أن هذا هو الزيت النباتي الضائع ، وكذلك الكتلة الحيوية اللجينية التي لديها إمكانات جيدة حقا للتحول إلى الوقود الحيوي الصف الطيران. لمجرد وجود مواد خام ، هناك تقنية ، وهي مسألة وقت قبل أن تنخفض التكلفة لجعل الإنتاج الضخم حقيقة.

لقد ذكرت التكلفة. كيف يمكننا الالتفاف على هذا؟

هذه هي واحدة من المشاكل ، وخاصة في الوقود الحيوي. مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي ، فإن سعر الوقود الحيوي أعلى بنحو مرتين إلى ثلاث مرات من حيث السعر ، مما يخلق مشكلة. لذلك ، من الواضح أنه إذا كان السعر مرتفعًا ، فلن ترغب الصناعة في أخذ هذا النوع من الوقود.

أعتقد أن الجانب السياسي يمكن أن يكون وسيلة جيدة للمساعدة في زيادة الاستهلاك وتحفيز استخدام الوقود الحيوي. لأننا في النهاية نحاول حل مشكلة أكثر خطورة - انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

يعمل الاتحاد الأوروبي بشكل جيد على هذه الجبهة ، وفي الواقع ، يوجد في العديد من دول العالم مجموعة مختلفة من القرارات السياسية في مجال الوقود الحيوي تهدف إلى زيادة استخدام الوقود الحيوي.

في الصين ، يمكنك أن ترى كيف تحاول الحكومة دفع معالجة الزيوت النباتية إلى الوقود الحيوي ، لذلك هناك سياسة معينة في هذا الاتجاه.

من وجهة نظر الإنتاج ، تهدف الدراسات الرئيسية إلى حل مشكلة زيادة إيرادات التحويل من أجل تقليل التكلفة.

إلى جانب التكلفة ، ماذا يمنعنا من إدخال الوقود الحيوي في الطيران على نطاق أوسع؟

توفر المواد الخام مشكلة أخرى. أحد الأسئلة الملحة: هل يمكننا الحصول على ما يكفي من المواد الخام لإنتاج كمية الوقود التي نحتاجها؟ من حيث الخدمات اللوجستية ، كيف يكون هذا ممكنًا؟

تكمن المشكلة في أن جمع الزيوت النباتية يجب أن يتم من أماكن مختلفة ، ومع الأخذ في الاعتبار انتشار هذه العملية في جميع أنحاء البلاد ، تثور أسئلة كثيرة حول الخدمات اللوجستية. على سبيل المثال ، "كيفية القيام بذلك؟" ، "وماذا سيحدث للسعر؟"

وفيما يتعلق الكتلة الحيوية lignocellulosic ، تثور أسئلة حول توافر الكمية المناسبة من المواد الخام للمعالجة.

إذا كانت الصين تنتج نوعًا من الوقود الحيوي وأوروبا تنتج نوعًا آخر ، فكيف تعمل من حيث الرحلات الدولية؟

تعد المعايير مهمة لضمان الجودة في نفس المستوى ، لذا يجب أن تكون جميعها متوافقة ، ويجب ألا تكون هناك مشكلة إذا كنت بحاجة إلى تزويد الطائرات بالوقود بأنواع مختلفة من الوقود الحيوي.

فقط في السنوات الأخيرة ، تم إصدار ستة أنواع من الوقود الحيوي ، معتمدة وفقًا لمعايير ASTM الدولية. تحتوي هذه المعايير على قوائم بالخصائص التي يجب أن يتمتع بها الوقود من أجل الحصول على شهادة في مجال الطيران ، وينبغي أن يكون هذا دليلًا لجميع منتجي الوقود الحيوي.

وهذا هو ، طائرة واحدة يمكن أن تطير إلى أماكن مختلفة وتزود بالوقود مع أنواع مختلفة من الوقود الحيوي؟

نعم. هذا هو السبب في أن التعاون ضروري. قد يكون هذا حلاً يربح فيه الجميع.

قد يدفع ذلك بتنفيذ المعايير ، وكذلك إدخال الوقود الحيوي في صناعة الطيران. وبالتالي ، سيكون من الممكن خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

ملاحظة: تجدر الإشارة إلى أنه بالإضافة إلى الوقود الحيوي السائل ، فإن الانتقال إلى الغاز ممكن أيضًا .