Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Определяются компромиссы, связанные с переводом заводов на реактивное топливо

Определяются компромиссы, связанные с переводом заводов на реактивное топливо
Определяются компромиссы, связанные с переводом заводов на реактивное топливо

Исследование определяет производительность, экономические и экологические компромиссы, связанные с переработкой заводов на реактивное топливо.

Каждый год самолеты, пересекающие небо США, сжигают 23 миллиарда галлонов топлива, оставляя за собой инверсионные следы и 8% выбросов парниковых газов (ПГ), связанных с транспортом в стране. недавнее исследование, опубликованное исследователями в Proceedings of the National Academy of Sciences Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (Лаборатория Беркли) Министерства энергетики США (DOE) и Национальные лаборатории Сандия показывают, какое сырье на основе сельскохозяйственных культур предлагает наибольший потенциал для создания обильной, конкурентоспособной по стоимости и возобновляемой альтернативы реактивным самолетам на нефтяной основе. топлива, одновременно обеспечивая максимальное удаление углерода из атмосферы. Ученые провели исследование для Объединенного института биоэнергетики (JBEI), центра биоэнергетических исследований Министерства энергетики США, которым управляет лаборатория Беркли.

Хотя электромобили заменяют автомобили с бензиновым двигателем на дорогах США, в настоящее время только жидкое реактивное топливо может надежно приводить в движение самолеты, необходимые для перевозки сотен самолетов. пассажиров и тонн груза в воздухе. Подсчитано, что замена нынешнего парка страны, насчитывающего более 167 000 самолетов, новыми авиационными технологиями займет 20–30 лет, исходя из среднего срока службы самолетов. Производство экологически чистого авиационного топлива (SAF) из возобновляемой биомассы может сделать это можно достичь амбициозной национальной цели по сокращению выбросов парниковых газов в авиационном секторе вдвое к 2050 году, и он будет использоваться в существующих авиационных двигателях.

Культуры из биомассы должны не только производить большие количества экологически чистого, высокоэффективного топлива, но также оказаться экономически целесообразными для производителей, биоперерабатывающих заводов и потребителей. Кроме того, выбранное сырье должно максимизировать накопление углерода в почвах и эффективность землепользования, одновременно сводя к минимуму негативное воздействие на окружающую среду применения удобрений и потребления воды.

Есть несколько кандидатов, которые следует рассматривать в качестве стартовых заводов по производству SAF. В анализе JBEI рассматривается потенциал трех высокоурожайных культур биомассы — мискантуса, сорго и проса проса — в качестве сырья для производства SAF в коммерческих масштабах. Моделирование и моделирование исследовали взаимодействие и компромиссы между биоэнергетикой, объемом производства, удалением углерода и ценами на топливо. Ученые выбрали сырье для исследования, потому что все три вида можно выращивать без орошения на фермах по всей территории Соединенных Штатов и легко перерабатывать в высокоэффективное диметилциклооктановое авиационное топливо.

«Определение наиболее перспективных кандидатов на сырье для SAF для конкретного местоположения требует оценки всего: от свойств почвы до погодных условий, инфраструктуры и рыночные факторы,» — сказал Сагар Гаутам из Sandia National Laboratories, ведущий автор исследования.

«Хотя предыдущие исследования оценивали производство биомассы и ее воздействие в различных местах, они не проанализировали полный спектр технических, экономических и экологических факторов на национальном уровне — до сих пор», — сказал он. сказала Коринн Скаун, старший автор исследования, вице-президент отдела жизненного цикла и экономики JBEI и заместитель по исследованиям в отделе энергетического анализа и воздействия на окружающую среду в лаборатории Беркли.

Команда объединила агроэкосистемное, технико-экономическое моделирование и моделирование жизненного цикла, чтобы определить вероятные места для выращивания биомассы и оценить стоимость системы производства SAF. , выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла и взвешивание накопления углерода в почве могут повлиять на выбор сельскохозяйственных культур. В краткосрочной перспективе мискантус, по-видимому, станет сильным вариантом для SAF, поскольку его урожайность может быть в два-три раза выше, чем у проса просо и сорго. Мискантус аналогичным образом может связывать больше углерода, сокращать выбросы парниковых газов и быть дешевле в производстве — в зависимости от региона выращивания, рынка топлива и стимулов к удалению углерода.

«Мы обнаружили, что это может быть своего рода качелями», — сказал он. — сказал Скаун. «Когда мы придаем большое значение накоплению углерода в почве, а цены на нефть остаются относительно низкими, мискантус выглядит очевидным выбором. Но если цены на нефть вырастут еще сильнее, сорго и просо станут более конкурентоспособной альтернативой».

Благодаря фотосинтезу растения могут улавливать углекислый газ из атмосферы и передавать его в почву через корни. Ученые продолжают изучать, как именно углерод взаимодействует с микробами в почве, способствуя секвестрации. Культуры с определенными типами глубокой корневой системы позволяют легче накапливать и сохранять большее количество углерода в почве. Это улучшает здоровье почвы и помогает бороться с изменением климата.

Плата фермерам за накопление углерода в почве в дополнение к поставке сырья представляет собой дополнительные стимулы для выращивания биомассы, но также влияет на себестоимость производства, цены на топливо и жизнеспособность рынка.

«Фермеры обычно выбирают культуру для выращивания во многом исходя из того, выгодно ли ее выращивать в их регионе. Кредиты на удаление углерода могут склонить чашу весов, сделав более прибыльным производство биоэнергетических культур и, в свою очередь, миллиардов галлонов чистого высокоэффективного реактивного топлива», — сказал он. — сказала Нава Барал, соавтор и научный руководитель JBEI по жизненному циклу и технико-экономическому анализу.

По словам Скауна, «если мы подумаем о том, как увеличить производство и контролировать воздействие углерода на почву, SAF из биомассы может стать беспроигрышным вариантом для сельскохозяйственных сообществ и климата».

Теги: автоматизация, энергия

В тренде