Zrównoważone paliwa lotnicze SAF to szansa na dekarbonizację lotnictwa, która wymaga jeszcze dopracowania

• Czym są biopaliwa SAF i jak pomagają środowisku?
• Problemy z pozyskiwaniem surowców do produkcji biopaliw
• Technologia HEFA to tylko etap przejściowy, ale bardzo potrzebny

Szacuje się, że w przypadku braku zmian na szerszą skalę udział transportu lotniczego w globalnym ociepleniu podwoi się względem stanu obecnego. Taka wizja jest oczywiście nieakceptowalna w dobie szeroko zakrojonej walki o środowisko, która przynosi nam coraz to nowsze rozwiązania technologiczne zdolne do zmniejszania emisji zanieczyszczeń w wielu branżach. Sytuacja jest tożsama w przypadku lotnictwa, jednak w tym wypadku proponowane rozwiązania muszą przeciwstawiać się szeregowi skomplikowanych problemów i wymagań. Jednym z nich jest konieczność zachowania bezpieczeństwa statków powietrznych czy też ich kluczowych parametrów, dzięki którym lotnictwo stale uzależnia od siebie dynamicznie rozwijający się świat. Choć nie ma rozwiązań idealnych, które spełniają wszystkie oczekiwania, to obecnie jedną z najbliższych zadowoleniu wszystkich koncepcji są zrównoważone biopaliwa SAF. 

Czym są paliwa SAF?

SAF to biopaliwa lotnicze, których wykorzystanie może znacząco zmniejszać wpływ lotnictwa na postępowanie efektu cieplarnianego, ponieważ wytwarzany w trakcie ich spalania dwutlenek węgla posiada neutralny wpływ na bilans węgla w środowisku. Oznacza to, że ich spalanie nie wprowadza do atmosfery dodatkowych ilości węgla, jak ma to miejsce w przypadku wykorzystywania paliw konwencjonalnych, dzięki czemu stężenie tego gazu również nie wzrasta. Jest możliwe dzięki temu, że biopaliwa są produkowane z materii roślinnej oraz odpadów komunalnych, odchodów zwierzęcych i ścieków, które stale uczestniczą w obiegu węgla w środowisku. Rośliny przykładowo stale pobierają z atmosfery i magazynują dwutlenek węgla, a następnie powtórnie oddają go po czasie. Spalanie biopaliw powstałych z roślin jedynie przyśpiesza proces zwracania węgla do atmosfery, wobec czego nie jest szkodliwe dla środowiska. 

Paliwa SAF gwarantują przy tym również redukcję emisji części innych szkodliwych gazów, jak na przykład tlenków siarki i azotu, podczas użytkowania silników lotniczych. Warto przy tym dodać, że są one również kompatybilne z obecnie używanymi jednostkami napędowymi, przez co spełniają warunki bezpieczeństwa, a także nie wpływają na parametry silników, wobec czego ich użycie nie ma wpływu na prędkość lotu czy zasięg maszyny. Biopaliwa mogą więc brzmieć jak rozwiązanie prawie doskonałe, ale ich problemy zaczynają się w innym miejscu, na samym początku ich cyklu życia.

Ograniczenia wielkoskalowej produkcji biopaliw

Bariery rozwoju biopaliw zaczynają się na etapie produkcji, która na chwilę obecną jest zdecydowanie zbyt mała, aby móc zastąpić nimi choćby połowę udziału paliw konwencjonalnych w lotnictwie. Wynika to z kilku czynników, z czego pierwszym jest konieczność powiększania pól, na których uprawia się rośliny oleiste. Zwiększanie powierzchni, którą przeznacza się pod uprawę rolną, wymaga z kolei wycinki drzew z danego obszaru, wobec czego powstaje ryzyko następowania wylesiania pewnych obszarów, aby możliwym było odpowiednie zwiększenia produkcji biopaliw. Las można odnowić poprzez nowe nasadzenia, jednak aby wycinka i zalesianie pozostawało w równowadze, to proces musi być prowadzony z rozwagą i cierpliwością. W przeciwnym razie dążenie do ochrony środowiska może obrócić się w działanie dla niego szkodliwe. 

Potrzebna infrastruktura

Innym problemem związanym z pozyskiwaniem surowców do tworzenia biopaliw jest konieczność stworzenia infrastruktury poboru, magazynowania i przesyłu ścieków czy też odpadów komunalnych. Tego typu przedsięwzięcie to kosztowny i skomplikowany proces, na którego rozwój również musielibyśmy czekać latami. Obecnie produkcja biopaliw SAF odbywa się najczęściej tam, gdzie surowiec jest dostępny, co ułatwia proces nabywania niezbędnych elementów. Niestety generuje to niedogodność związaną z transportem biopaliw do miejsca ich przeznaczenia, a więc na lotniska. Transport na znaczne odległości staje się nieopłacalny, a może być także szkodliwy. Z tego powodu koniecznym wydaje się utworzenie dobrze zorganizowanej sieci pozyskiwania surowców, dzięki której produkcja biopaliw będzie się mogła odbywać w miejscach zapotrzebowania na nie. 

Niestety nawet w takim wypadku pozostanie jeszcze jedna komplikacja związana z produkcją SAF, którą będzie zróżnicowanie ścieków i odpadów w zależności od regionu. W różnych krajach na świecie producenci mogą wypuszczać paliwa różnej jakości, które w mniejszym lub większym stopniu będą korzystne dla środowiska. Wciąż będzie to krok do przodu, jednak nie do końca taki, jakiego wszyscy oczekujemy. Mimo to istnieje szansa na przeskoczenie również tej bariery, co może być możliwe przy założeniu odchodzenia od obecnie najbardziej popularnej metody wytwarzania biopaliw, jaką jest metoda HEFA.

Obecne metody to tylko połowa sukcesu

Na rynku istnieje obecnie 8 głównych metod wytwarzania biopaliw SAF, których produkty końcowe mogą być wykorzystywane w samolotach pasażerskich. Pośród tych metod obecnie najbardziej popularna jest technologia HEFA, która wykorzystuje zużyte oleje spożywcze lub rośliny oleiste w procesie produkcyjnym. Całość polega na przetwarzaniu estrów oraz kwasów tłuszczowych dzięki usuwaniu tlenu z surowca przy pomocy wodoru, aby następnie otrzymać paliwo z wykorzystaniem procesów krakingu i izomeryzacji. Metoda jest podobna do tej wykorzystywanej przy produkcji biodiesla, którym można napędzać samochody, ale stosuje bardziej zaawansowany kraking. 

Technologia HEFA jest skuteczna, ale niestety jest również niewystarczająca, aby pokryć zapotrzebowanie stale rosnącego rynku paliwowego w lotnictwie. Nie ukrywają tego eksperci z Kearney, czyli międzynarodowej firmie doradztwa strategicznego, dla których technologia HEFA jest jedynie półśrodkiem na drodze do wyparcia paliw konwencjonalnych z lotnictwa. Choć nie jest rozwiązaniem ostatecznym, to HEFA pełni bardzo ważną rolę w procesie dekarbonizacji lotnictwa, ponieważ wypełnia lukę czasową przed nadejściem jeszcze bardziej zaawansowanych metod wytwarzania bezemisyjnych paliw lotniczych. Takimi metodami mogą stać się w przyszłości wykorzystanie alkoholu (alcohol-to-jet), wodoru czy elektryczności (power-to-liquid). 

Niestety rozwój, a następnie rozpowszechnienie tych technologii może zająć długie lata, w których trakcie potrzebna jest właśnie metoda HEFA. Należy jednocześnie pamiętać o tym, że nawet technologie będące następcami HEFA nie są rozwiązaniami idealnymi. Wykorzystanie alkoholu będzie się wciąż wiązało z koniecznością zwiększania areałów pod uprawę roślin takich jak kukurydza czy trzcina cukrowa. Obecnie największy potencjał dostrzega się w metodzie wodorowej, szczególnie że wodór sam w sobie staje się coraz bardziej popularny w środowisku specjalistów od spraw ekologii. Choć biopaliwa w lotnictwie wciąż są tematem bardzo świeżym, to pozwalają na dostrzeganie na horyzoncie sporych zmian. Być może są to jeszcze zmiany dość odległe, ale niewątpliwie dodające nadziei na zieloną przyszłość transportu powietrznego. 

Źródła: Kearney, mycompanypolska.pl, skynrg.com

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Szymon Chlipała