Vliegtuigen zoeven boven je hoofd, piekerige witte strepen die achter hen stromen. De Federal Aviation Administration (FAA) behandelde vorig jaar 43,684 vluchten per dag en Amerikaanse militaire en commerciële vluchten gebruikten samen meer dan 80 miljard liter vliegtuigbrandstof.
Al die emissies tellen op. Wereldluchtvaart droeg in 2016 815 miljoen ton CO2-uitstoot bij. 2% van het totale door de mens veroorzaakte totaal. En het wereldwijde luchtverkeer vertraagt niet. IATA voorspelt dat 7,2 miljard passagiers per vliegtuig zullen reizen in 2035, bijna een verdubbeling van de 3,8 miljard die in 2016 vloog.
Dus hoe maken we vliegreizen minder schadelijk voor het milieu? Onderzoekers van de Universiteit van Delaware werken aan de ontwikkeling van een alternatieve vliegtuigbrandstof. In plaats van petroleum willen UD-onderzoekers vliegtuigen aandrijven met maïskolven en houtsnippers. Dingen waar je in het algemeen niet veel om geeft, tenzij je een bever die op zoek is naar restjes.
Omdat het plantmateriaal waar het centrum mee werkt, een laag koolstofgehalte heeft zodra het van een vaste stof in een vloeistof wordt afgebroken, moeten de koolstofmoleculen chemisch aan elkaar worden gestikt of “gekoppeld” om hoog-koolstofmoleculen in het straalbrandstofbereik te creëren. Vervolgens moet de zuurstof uit deze moleculen worden verwijderd om vertakte koolwaterstoffen te vormen. Deze vertakking is essentieel voor het verbeteren van de brandstofstroom bij vriestemperaturen van commerciële vluchten.
“Internationale vliegtuigen kunnen op een hoogte van 35.000 voet vliegen, waarbij de buitentemperatuur zo laag kan zijn als -14 graden Celsius. Dat is de temperatuur waarbij een vliegtuig kan vliegen zonder dat de brandstof bevriest.”
Versnelde productie van nieuwe straalmotoren
De vraag blijft bestaan voor niet op aardolie gebaseerde brandstof voor de luchtvaart. Meer dan een decennium geleden had de FAA een doel gesteld om tegen 2018 4 miljard liter hernieuwbare vliegtuigbrandstof te gebruiken.
Op dit moment maken verschillende Amerikaanse bedrijven hernieuwbare straalmotorbrandstoffen van materialen zoals triglyceriden gewonnen uit gebruikte olie en vet, of uit een combinatie van koolmonoxide en waterstof genaamd syngas. Een bedrijf gebruikt algen als bronmateriaal en heeft zelfs een ondergrondse pijplijn naar Los Angeles Airport (LAX), waar een percentage wordt vermengd met conventionele vliegtuigbrandstof.
Het verwerken van dit niet-conventionele materiaal vereist echter hoge temperaturen – 350 C (662 F) – en ook hoge druk.
Niet zo met die houtsnippers en maïskolven bij UD, waar Saha en zijn collega’s nieuwe katalysatoren hebben ontwikkeld – zogenaamde “chemische geiten” – die de chemische reacties kickstart die dit plantenmateriaal in brandstof kunnen veranderen. Een van deze katalysatoren, gemaakt van goedkoop grafeen, lijkt op een honingraat van koolstofmoleculen.
Zijn unieke oppervlakte-eigenschappen verhogen de snelheid van de koppelingsreactie. Het werkt ook bij lage temperatuur (60 ° C). Een andere katalysator verwijdert zuurstof op een energie-efficiënte manier en produceert hoge opbrengsten aan vertakte moleculen, tot 99 procent, geschikt voor vliegtuigbrandstof. Beide katalysatoren zijn recyclebaar en de processen zijn schaalbaar.