बायोमास और कृषि अपशिष्ट जैसी नवीकरणीय सामग्रियों से निर्मित, टिकाऊ विमानन ईंधन में विमानन उद्योग को डीकार्बोनाइज करने की भारी क्षमता है।लेकिन व्यापक रूप से अपनाया जाना अभी बाकी है।

सतत विमाननईंधन(एसएएफ) में प्रयुक्त ईंधन का 1% से भी कम हिस्सा बनता हैउड्डयन उद्योग, जबकि विमानन ईंधन वैश्विक ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन में लगभग 3% का योगदान देता है।एसएएफ का उत्पादन जो अधिक ऊर्जा कुशल, सस्ता और जीवाश्म-आधारित जेट ईंधन के साथ लागत-प्रतिस्पर्धी है, व्यापक व्यावसायिक उपयोग के लिए महत्वपूर्ण है।

अब आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने एक विकसित किया हैनवीन प्रौद्योगिकीयह एक लागत-प्रतिस्पर्धी एसएएफ बनाता है जो विमानन उद्योग में जीएचजी उत्सर्जन को 70% तक कम कर सकता है।एसएएफ के पर्यावरणीय प्रभावों और आर्थिक व्यवहार्यता का विश्लेषण करने के लिए आर्गन के जीवन चक्र और तकनीकी-आर्थिक मॉडल का उपयोग किया गया था।

अनुसंधानमेंएसीएस सस्टेनेबल केमिस्ट्री एंड इंजीनियरिंगदिखाता है कि उपन्यास मीथेन को गिरफ्तार कर लिया गया हैएनोरोबिक डाइजेशन(एमएएडी) तकनीक उच्च शक्ति वाले कार्बनिक अपशिष्ट जल को वाष्पशील फैटी एसिड में परिवर्तित करती है, जिसे एसएएफ में अपग्रेड किया जा सकता है।

एसएएफ उत्पादन के लिए प्रमुख अग्रदूतों के रूप में, वाष्पशील फैटी एसिड विमानन उद्योग को डीकार्बोनाइजिंग करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं, आर्गोन पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हाओरन वू ने कहा।

वू ने कहा, "अपशिष्ट धाराओं से वाष्पशील फैटी एसिड जैव ईंधन उत्पादन को अधिक लागत प्रभावी और टिकाऊ बना सकते हैं।""आर्गोन की नवीन तकनीक वाष्पशील फैटी एसिड के उत्पादन को बढ़ाने के लिए एक झिल्ली-सहायता वाले बायोरिएक्टर का उपयोग करती है।"

अनुसंधान डीओई के सस्टेनेबल एविएशन फ्यूल ग्रैंड चैलेंज में उल्लिखित लक्ष्यों को आगे बढ़ाता है, जिसका लक्ष्य 2030 तक एसएएफ के उत्पादन को तीन बिलियन गैलन तक बढ़ाना है। लक्ष्य 2050 तक वाणिज्यिक जेट ईंधन की 100% मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त ईंधन का उत्पादन करना है।

अपशिष्ट धाराओं को जैव ईंधन में परिवर्तित करना

विमानन जैसे कठिन-से-विद्युतीकरण क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज करने के लिए जैव ईंधन की मांग है।बायोमास को जैव ईंधन में परिवर्तित करना एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें फीडस्टॉक के रूप में उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक पदार्थों के साथ-साथ ईंधन विनिर्देशों को पूरा करने के लिए रूपांतरण, पृथक्करण और शुद्धिकरण प्रौद्योगिकियों को शामिल किया जाता है।

वसा, तेल और ग्रीस जैसे अधिक पारंपरिक संसाधनों पर भरोसा करने के बजाय, वैज्ञानिकों ने अपनी नवीन प्रौद्योगिकी के लिए फीडस्टॉक के रूप में ब्रुअरीज और डेयरी फार्मों से कार्बन युक्त अपशिष्ट जल का उपयोग किया।एक प्रमुख प्रगति में, प्रौद्योगिकी समाप्त हो जाती हैजैविक कार्बनइन उच्च शक्ति वाली अपशिष्ट धाराओं से जिनका लागत प्रभावी ढंग से उपचार करना अन्यथा कठिन होता है।

"दोनों अपशिष्ट जल धाराएँ कार्बनिक पदार्थों से समृद्ध हैं, और पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार विधियों का उपयोग करके उनका उपचार करना कार्बन-सघन है," आर्गन ऊर्जा प्रणाली विश्लेषक और अध्ययन लेखक टैमिन किम ने कहा।"अपनी तकनीक का उपयोग करके, हम न केवल इन अपशिष्ट धाराओं का उपचार कर रहे हैं बल्कि विमानन उद्योग के लिए कम कार्बन वाला टिकाऊ ईंधन बना रहे हैं।"

आर्गोन की तकनीक इन अपशिष्ट धाराओं को एसएएफ में परिवर्तित करने में भी नई जमीन तैयार करती है।

अवायवीय पाचन बायोमास को मीथेन और फिर जैव ईंधन में परिवर्तित करने की एक स्थापित तकनीक है।आर्गोन में सतत सामग्री और प्रक्रियाओं के विभाग प्रबंधक, मेल्टेम उर्गुन डेमिरटास द्वारा विकसित, एमएएडी तकनीक इसके बजाय वाष्पशील फैटी एसिड (जैसे ब्यूटिरिक एसिड) और लैक्टिक एसिड के उत्पादन पर केंद्रित है।

हालाँकि, लैक्टिक एसिड वाष्पशील फैटी एसिड से एसएएफ के उत्पादन को सीमित करते हैं।आर्गोन एमएएडी तकनीक अस्थिर फैटी एसिड उपज को बढ़ाने के लिए उस सीमा को पार कर जाती है।

वू ने कहा, "अस्थिर फैटी एसिड को एसएएफ में परिवर्तित करते समय लैक्टिक एसिड कार्बन दक्षता को कम कर देता है।""इसलिए, रूपांतरण को दूर स्थानांतरित करनालैक्टिक एसिडअस्थिर फैटी एसिड उत्पादन की दिशा में महत्वपूर्ण है।"

एक अन्य नवीन नवाचार में, वैज्ञानिकों ने झिल्ली-सहायता प्राप्त MAAD तकनीक को बढ़ाने के लिए एक विद्युत रासायनिक पृथक्करण विधि विकसित की।

उर्गुन ने कहा, "हमने मेम्ब्रेन-असिस्टेड डाइजेस्टर में अवधारण समय बढ़ाने के लिए एक इन-सीटू उत्पाद पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया विकसित की, जिससे प्रचुर मात्रा में ब्यूटिरिक एसिड उत्पादकों के साथ लचीले माइक्रोबियल समुदायों और एसिड उत्पादकता और एकाग्रता में वृद्धि हुई, जिससे एसिड उत्पादन लागत और एसिड विषाक्तता में कमी आई।"डेमिरटास, अनुसंधान पर एक प्रमुख अन्वेषक।

आर्थिक और पर्यावरणीय प्रभावों का विश्लेषण करना

साथप्रायोगिक डेटा, वैज्ञानिकों ने तीन संभावित अपशिष्ट-से-एसएएफ मार्गों को डिजाइन करने के लिए आर्गन के उन्नत सिमुलेशन और मॉडलिंग टूल का उपयोग किया और उनकी तुलना जीवाश्म ईंधन से उत्पादित पारंपरिक जेट ईंधन से की।

प्रक्रिया मॉडल का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने मार्गों का तकनीकी-आर्थिक और जीवन चक्र विश्लेषण किया।उत्पादन से अंतिम उपयोग तक जीएचजी प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए आर्गन के आर एंड डी ग्रीनहाउस गैसों, विनियमित उत्सर्जन और प्रौद्योगिकियों में ऊर्जा उपयोग (आर एंड डी जीआरईईटी) मॉडल का उपयोग करके जीवन चक्र विश्लेषण आयोजित किया गया था।

वैज्ञानिकों का कहना है कि अपशिष्ट-से-विमानन ईंधन मार्ग पारंपरिक जेट ईंधन की तुलना में कार्बन उत्सर्जन में काफी कटौती करता है।अध्ययन ऐसे समय में कम इस्तेमाल होने वाली अपशिष्ट सामग्रियों के उपयोग का भी विस्तार करता है जब एसएएफ के लिए विशिष्ट जैव-फीडस्टॉक की मांग में कमी होती है।

हालांकि अनुसंधान जारी रहेगा, अंततः, वैज्ञानिकों को पेटेंट-लंबित प्रक्रिया का व्यावसायीकरण करने और व्यापक उपयोग के लिए प्रौद्योगिकी को बढ़ाने की उम्मीद है।

वू ने कहा, "पारंपरिक जेट ईंधन की तुलना में लागत पर ग्रीनहाउस गैसों में 70% की कमी लाने वाली झिल्ली-सहायता वाली तकनीक को डिजाइन करना एक महत्वपूर्ण प्रगति है।"

"हम स्थिरता बढ़ाने के लिए काम करना जारी रखेंगे और अपनी तकनीक के साथ उपयोग करने के लिए अन्य फीडस्टॉक सामग्रियों की खोज शुरू करेंगे।"

पाहोला थाथियाना बेनावाइड्स गैलेगो, एक आर्गोन प्रमुख ऊर्जा प्रणाली विश्लेषक, ने अनुसंधान पर एक प्रमुख अन्वेषक के रूप में भी काम किया।