فرمولاسیون های جدید سوخت هواپیما

سوخت هواپیما به عنوان یکی از عوامل کلیدی در عملیات هوایی, نقش بسزایی در کارایی و ایمنی پرواز دارد. با توجه به چالش های روز افزون ناشی از تغییرات اقلیمی , بالا بودن هزینه های سوخت فسیلی وافزایش روز افزون تقاضا برای سفر های هوایی, توسعه و استفاده از فرمالسیون های جدید سوخت هواپیما , امری ضروری است. ایا میدانید که حدود 30 درصد از کل گازهای گلخانه ای ناشی از پرواز های هوایی است؟

مهم ترین چالش های پیش روی توسعه سوخت های جایگزین برای هواپیما کدامند؟

چه نوع فرمولاسیون های جدیدی از سوخت هواپیما در حال حاضر مورد تحقیق و توسعه قرار دارند؟

استفاده از سوخت های جایگزین چه تاثیری بر عملکرد و ایمنی هواپیما خواهد داشت؟

در این مقاله به بررسی جدید ترین دستاورد ها و نواوری ها در زمینه سوخت هواپیما خواهیم داشت.

تلاش ها برای یافتن جایگزین هایی برای سوخت های فسیلی در صنعت هوانوردی, به دهه های گذشته بازمیگردد. در طول دهه های1970 و1980 , بحران های نفتی و نگرانی هایی مربوط به امنیت انرژی, انگیزه قابل توجهی برای تحقیق درباره سوخت های جایگزین ایجاد کرد.

در سالهای اخیر, با افزایش اگاهی عمومی در مورد تغییرات آب و هوایی و اثرات زیست محیطی ناشی از فعالیت های انسانی, تلاش ها برای توسعه سوخت های پایدار هواپیمایی ((SAF شدت بیشتری گرفته است.

در سالهای اخیر, محققان به جستجوی سوخت هایی با پایه بیولوژیکی و ترکیبات شیمیایی جدید پرداخته اند.یکی از این سوخت ها, سوخت های هیدروکربنی سنتزی مثل (Fischer-- Tropsch) هستند که از گاز طبیعی یا بیوماس تولید میشوند. این سوخت ها می توانند تا 98 درصد از سوخت های معمولی را جایگزین کنند و بشدت از الودگی گلخانه ای کاهش یابند.

مطابق امار های جدید, استفاده از سوخت های پایدار هوایی(SAF) نسبت به سوخت های معمولی میتواند تا 80 درصد انتشار   ₂CO را کاهش دهد.

به عنوان مثال, در سال 2022 , تنها دو درصد از کل سوخت مصرفی در صنعت هوایی از نوع پایدار بود, اما انتظار میرود این رقم تا سال 2030 به 10 درصد برسد و میتواند تا 80 درصد انتشار CO₂    را کاهش دهد. به عنوان مثال , در سال 2022 , تنها 2 درصد از کل سوخت مصرفی در صنعت هوایی از نوع پایدار بود, اما انتظار میرود این رقم تا سال 2030 به 10 درصد برسد.

فرمولها (Formulas) :

فرمولاسیون های جدید سوخت های هواپیما, معمولا شامل ترکیبات کربن و هیدروژن هستند. یکی از فرمول های کلیدی بصورت زیر بیان میشود:

C- Nh-(2n+2)+O₂ ---CO₂ +H₂O

که درآن C و H به ترتیب نمایانگر کربن و هیدروژن هستند. با تغییر نسبت های این ترکیب و استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر, قابلیت تولید سوخت های پایدار فراهم میشود.

در حال حاضرانواع مختلفی از سوخت های جایگزین برای هواپیماها در حال تحقیق و توسعه هستند. برخی از این مهم ترین فرمولاسیون ها عبارتند از:

• سوخت های زیستی(Biofuels) : سوخت های زیستی از منابع زیستی مانند گیاهان, جلبک ها و پسماند های کشاورزی تولید میشوند.

این سوخت ها میتوانند به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک کنند. زیرا گیاهان در طول رشد خود, دی اکسید کربن را از جو جذب می کنند.

فرمولاسیون: سوخت های زیستی با استفاده از فرایندهای مختلفی از جمله استخراج روغن, هیدروکراکینگ و پیرولیز تولید میشوند.

داده ها و آمار: بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی, سوخت های زیستی در سال 2021 حدود0.1 درصد از کل سوخت مصرفی در صنعت هوانوردی را تشکیل داده اند.

• سوخت های سنتزی(Synthetic Fuels): سوخت های سنتزی از طریق فرایند های شیمیایی مانند فرایند فیش -تروپش (Fischer--Tropsch)  تولید میشوند.این سوخت ها میتوانند از منابع مختلفی مانند گاز طبیعی, ذغال سنگ و زیست توده تشکیل شوند. سوخت های سنتزی می توانند به کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی کمک کنند, اما تولید آنها معمولا انرژی بر است.

فرمول: در فرایند فیشر- تروپش, گاز سنتز(مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن) در حضور یک کاتالیزوربه هیدروکربن های مایع تبدیل میشوند. فرمول کلی این فرایند بصورت زیر است:

NCO +(2N + 1)---CNH(2N+2)+NH₂O

• هیدروژن(Hydrogen):  هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک, پتانسیل بالایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در صنعت هوانوردی دارد. با این حال, استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت هواپیما, چالش های فنی و زیرساختی قابل توجهی را به همراه دارد.

فرمول: هیدروژن با سوزاندن, انرژی تولید میکند و تنها محصول جانبی آن آب است.

2H₂ +O_2--- 2H₂O +Energy

•  سوخت های الکتریکی(Electrofuels) : سوخت های الکتریکی با استفاده از برق تجدیدپذیر و دی اکسید کربن تولید می شوند. این سوخت ها می توانند به طور کامل کربن خنثی باشند, زیرا دی اکسید کربن مورد استفاده در تولید آنها, از جو جذب میشوند. سوختهای الکتریکی پتانسیل بالایی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای دارند, اما تولید آنها در حال حاظر گران و انرژی بر است.

فرمول: تولید سوخت های الکتریکی معمولا شامل فرایند هایی مانند: الکترولیز آب برای تولید هیدروژن و سپس ترکیب هیدروژن با دی اکسید کربن برای تولید هیدروکربن های مایع است.

• توسعه و استفاده از فرمولاسیون های های جدید سوخت هواپیما, امری ضروری برای کاهش اثرات زیست محیطی صنعت هوانوردی و تضمین پایداری آن در آینده است.

برای تسریع روند توسعه و تجاری سازی سوخت های پایدار هواپیمایی(SAF) , نیاز به سرمایه گذاری های گسترده در تحقیق و توسعه, ایجاد زیرساخت های مناسب و وضع سیاست گذاری های حمایتی از سوی دولت ها و سازمان های بین المللی است.

همکاری بین شرکت های هواپیمایی, تولید کنندگان سوخت و مراکز تحقیقاتی نیز نقش مهمی ئر موفقیت این تلاش ها خواهد داشت.

با توجه به اهمیت این موضوع, انتظار میرود که در سالهای آینده, شاهد پیشرفت های چشم گیری در زمینه فرمولاسیون سوخت هواپیما باشیم و سوخت های پایدار, سهم بیشتری در سبد سوخت صنعت هوانوردی به خود اختصاص دهند..