Nhiên liệu Máy bay Xanh Cuối cùng Có Sẵn Sàng Cất Cánh?

Khi phi công thử nghiệm của United Airlines, Ryan Smith, cất cánh từ Houston vào đầu tháng này cho một chuyến bay kéo dài 90 phút qua Vịnh Mexico, anh ta không có bất kỳ hành khách nào, nhưng anh ta đã sử dụng một loại nhiên liệu đặc biệt để làm chạy Boeing 737. Một động cơ đang đốt cháy nhiên liệu hàng không dựa trên dầu mỏ tiêu chuẩn từ một nhà máy lọc ở Texas, trong khi động cơ khác đang chạy bằng khí được sản xuất hoàn toàn từ dầu ăn thừa và mỡ từ một nhà máy ở Los Angeles.

Mỗi động cơ đốt cháy khoảng 600 gallon nhiên liệu trong suốt chuyến bay, theo United, và tạo ra khoảng cùng lượng khí thải carbon (12.660 pound). Nhưng vì nhiên liệu bền vững được làm từ nguồn thực vật thay vì từ dầu mỏ, và vì thực vật tiêu thụ carbon dioxide trong quá trình quang hợp, nó có dấu chân carbon khoảng 70% nhỏ hơn.

“Điều chúng tôi đang cố gắng làm là chứng minh rằng máy bay có thể hoạt động ở cùng mức với nhiên liệu bền vững như với nhiên liệu pha trộn,” nói Lauren Riley, giám đốc điều hành về môi trường và bền vững toàn cầu của United. “Đã làm được. Điều này là một bước thực sự trên con đường khử carbon.”

Hãy tưởng tượng nhiên liệu hàng không bền vững, hoặc SAF, như một phần của một chuỗi tái chế carbon lớn từ cây cỏ-nhiên liệu động cơ, thay vì là một vé một chiều đưa carbon từ một vùng dầu mỏ dưới lòng đất trực tiếp lên bầu khí quyển. Trong thực tế, ước tính từ chính phủ liên bang và ngành công nghiệp cho rằng việc sử dụng SAF có thể giảm lượng khí thải carbon suốt đời từ 50 đến 80 phần trăm tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và loại năng lượng được sử dụng trong quá trình sản xuất. Chuyến bay thử nghiệm tại Houston là lần đầu tiên một máy bay thương mại chạy ít nhất một động cơ hoàn toàn bằng SAF, hiện chỉ giới hạn tới 50/50 trên các chuyến bay hành khách.

SAF được sản xuất thông qua quá trình chế biến nhiều nguồn nguyên liệu thực vật hoặc động vật, dầu thải từ nấu ăn hoặc chất thải rắn. Cơ quan Bảo vệ Môi trường đã chứng nhận đến nay có bảy loại, mặc dù những loại khác cũng đang được phát triển. SAF là nhiên liệu rơi, có nghĩa là nó có thể được sử dụng mà không cần thay đổi máy bay jet hiện tại. Quá trình chế biến sử dụng nhiệt độ và chất xúc tác hóa học để chuyển các nguyên liệu thực phẩm này thành nhiên liệu, và nhiều công ty đang sử dụng năng lượng tái tạo từ năng lượng mặt trời hoặc gió làm nguồn điện để giữ cho quá trình này thấp carbon. Để đạt được mục tiêu giảm carbon của họ, các nhà sản xuất SAF phải theo dõi lượng năng lượng được sử dụng trong mỗi bước của quá trình, và họ thậm chí thuê kiểm toán viên để chứng nhận dấu chân carbon của họ.

Chính phủ Biden đang khuyến khích các hãng hàng không sử dụng nhiều hơn nhiên liệu này, nhưng chỉ đơn giản là không đủ để phân phối. Chỉ có hai nhà máy ở Hoa Kỳ sản xuất SAF: nhà máy dầu thải World Energy ở Paramount, California, và cơ sở của Gevo tại Silsbee, Texas, lấy một hợp chất dựa trên rượu từ ngô gọi là isobutanol và chưng cất nó thành nhiên liệu hàng không.

Bởi vì nó quá hiếm, SAF có giá từ hai đến bốn lần so với nhiên liệu hàng không thông thường. Trong tổng số 4 tỷ gallon nhiên liệu jet mà United mua mỗi năm, chỉ khoảng 1 triệu gallon là SAF. “Chúng tôi còn một số công việc phải làm,” nói Riley. “Nhưng không có đủ [SAF] để phân phối.”

Bay là một hoạt động gây ô nhiễm, ít nhất là với vấn đề nóng toàn cầu. Một chuyến bay khứ hồi từ New York đến Los Angeles tạo ra tới 2.4 tấn khí CO₂ cho mỗi hành khách, phụ thuộc vào hãng hàng không. Đó là khoảng lượng phát thải tương đương với việc lái xe hành khách 6,000 dặm hoặc đốt cháy 2,653 pounds than, theo tính toán của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA). Những chuyến bay dài hơn còn tồi tệ hơn. Bay từ Denver đến Paris tạo ra 4.9 tấn khí CO₂, trong khi Miami đến Shanghai phát ra gần 10 tấn CO₂, theo máy tính chuyến bay carbon của Atmosfair có trụ sở tại Berlin.

Lượng khí CO₂ từ chuyến đi bằng máy bay chỉ chiếm 2.5% trong tổng lượng khí nhà kính toàn cầu, nhưng các chuyên gia lo ngại rằng khi nhu cầu về du lịch hàng không tăng lên ở các khu vực đang phát triển, con số này cũng sẽ tăng lên. Động cơ máy bay đốt nhiên liệu hàng không truyền thống cũng tạo ra các chất ô nhiễm lưu huỳnh và nitơ, hơi nước và vệt mây. Những hợp chất này tăng cường đóng góp tổng cộng của du lịch bằng máy bay vào sự ấm lên của khí hậu, ước tính là từ 7 đến 8% của tổng lượng phát thải toàn cầu, theo một nghiên cứu của các nhà nghiên cứu Mỹ và châu Âu được công bố vào tháng 1 năm 2021 trong tạp chí Môi trường Khí quyển .

Tháng trước, chính quyền Biden thông báo sẽ bao gồm một chương trình nghiên cứu trị giá 4.3 tỷ đô la cũng như các khoản khấu trừ thuế cho các nhà sản xuất SAF trong dự luật hòa giải 3.5 nghìn tỷ đô la đang được bàn thảo tại Quốc hội. Nhà Trắng cũng nói rằng ba cơ quan liên bang sẽ cùng với một liên minh của các hãng hàng không Mỹ để thúc đẩy việc sử dụng nhiên liệu bền vững lên 3 tỷ gallon vào năm 2030.

Hiện tại, chính phủ giới hạn các hãng hàng không chỉ sử dụng 50% hỗn hợp SAF và nhiên liệu thông thường, điều mà các quan chức của United hy vọng sẽ thay đổi sau kết quả của chuyến bay thử nghiệm. “Chúng tôi đang trình diễn rằng máy bay có thể sử dụng nhiên liệu hàng không bền vững và hiệu suất kỹ thuật là như nhau,” Riley nói. “Giới hạn pha trộn này có lẽ không cần thiết. Chúng tôi muốn thấy 100% máy bay của chúng tôi bay trên 100% SAF.”

Patrick Gruber, Giám đốc điều hành của Gevo, cho biết sau một thập kỷ sản xuất SAF, công nghệ đã sẵn sàng cho một quy mô lớn hơn nếu các khoản khấu trừ thuế của Biden được thông qua và các hãng hàng không tiếp tục đòi hỏi nhiên liệu xanh của ông. “Công nghệ đã phát triển tốt. Các sản phẩm đã được chứng minh và chứng nhận là hoạt động,” Gruber nói. “Hiện tại, đó là về việc triển khai vốn và đảm bảo mọi người đều có thể kiếm được tiền.”

Gevo công bố kế hoạch xây dựng một nhà máy mới trị giá 800 triệu đô la tại Lake Preston, South Dakota, mà đến khi mở cửa vào năm 2024 sẽ có khả năng sản xuất 45 triệu gallon SAF mỗi năm, cùng với 350 triệu pound thức ăn cho động vật. Để giữ cho dấu chân carbon thấp, nhà máy sẽ chạy bằng năng lượng tái tạo từ một trang trại gió gần đó, Gruber nói.

Thay vì sử dụng thực vật hoặc dầu thải, một số doanh nhân muốn đi thêm xa hơn bằng cách sản xuất SAF từ không khí. Thực sự là thông qua một thủ thuật hóa học tuyệt vời kết hợp một phân tử carbon rút từ CO₂ trong không khí với một phân tử hydro được tách từ nước. Kết quả là một nhiên liệu hydrocarbon bền vững, theo Nicolas Flanders, đồng sáng lập Twelve, một công ty mới được tách ra từ phòng thí nghiệm kỹ thuật hóa học Đại học Stanford.

Công nghệ cốt lõi của Twelve là một bộ lọc điện hóa kích thước vali sử dụng một chất xúc tác độc quyền để biến đổi CO₂ thành nhiên liệu bằng cách sử dụng nước và điện. Ý tưởng của họ là xếp các đống bộ lọc này cạnh một dòng không khí chứa CO₂ đang được phát ra từ nhà máy xi măng, thép hoặc các cơ sở công nghiệp khác, sau đó biến nó thành nhiên liệu hydrocarbon. “Bạn chỉ cần kết hợp nhiều mô-đun đó lại với nhau cho đến khi bạn đạt được công suất sản xuất nhiên liệu máy bay cần cho một địa điểm cụ thể,” Flanders nói.

Flanders cho biết phương pháp sản xuất nhiên liệu này cũng có thể hoạt động bằng cách rút CO₂ trực tiếp từ không khí, điều được gọi là thu hồi không khí trực tiếp, hoặc DAC. Một nghiên cứu của các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego, được công bố vào đầu năm nay đã giả định rằng DAC có thể tạo ra một ổ va chạm trong khí nhà xanh nếu có sự nỗ lực toàn cầu để xây dựng hàng chục nghìn chiếc máy hút carbon này vào cuối thế kỷ. Nhưng họ cũng cảnh báo rằng ngay cả khi đầu tư lớn vào DAC, điều này vẫn chỉ loại bỏ một phần nhỏ của lượng CO₂ cần thiết để đạt được mục tiêu của Hiệp định Khí hậu Paris là ngăn chặn sự ấm lên toàn cầu ở không quá 1,5 độ C so với mức tiền công nghiệp.

Phương pháp này có thể là một lựa chọn tốt một thập kỷ tới, theo Steve Csonka, giám đốc điều hành của Commercial Aviation Alternative Fuels Initiative, một đối tác công tư giữa chính phủ liên bang và ngành công nghiệp hàng không. Nhưng các công ty như Twelve chưa đi đủ xa trong quy luật thương mại hóa để tạo ra số lượng cần thiết cho ngành công nghiệp hàng không. Thu hồi không khí trực tiếp để làm nhiên liệu “chưa sẵn sàng cho thời điểm quan trọng,” Csonka nói. “Chúng sẽ sẵn sàng vào một ngày nào đó trong tương lai. Và nếu và khi chúng ta làm được điều đó, điều này về cơ bản sẽ làm cho cần thiết với nguồn thực phẩm dựa trên mặt đất.”

Cho đến khi đó, các hãng hàng không sẽ tiếp tục tìm kiếm nguồn cung cấp SAF mới khi các nhà máy sản xuất mới đi vào hoạt động. Vào cuối năm nay, United dự kiến sẽ thực hiện chuyến bay hành khách đầu tiên sử dụng 100% SAF từ Chicago đến Washington, D.C. Riley lưu ý rằng việc mua những nhiên liệu xanh mới này đắt đỏ hơn đối với hãng hàng không so với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống. “Nhưng quan trọng là gửi một tín hiệu yêu cầu để chuyển đổi này sang việc bay thấp carbon hơn,” cô nói.

Cập nhật 11-2-21, 2 giờ chiều giờ Đông (EST): Câu chuyện này đã được cập nhật để làm rõ rằng dấu chân carbon của chuyến bay từ New York đến LA được tính theo từng hành khách, không phải từng chuyến bay.

Nhiều bài viết tuyệt vời từ MYTOUR

• 📩 Những thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học và nhiều hơn nữa: Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
• Đánh giá về lời hứa của Big Tech đối với người Mỹ gốc Phi
• Rủi ro ung thư vú từ rượu mà không ai muốn nói
• Làm thế nào để gia đình bạn sử dụng một quản lý mật khẩu
• Một câu chuyện thực về hình ảnh giả mạo của tin tức giả mạo
• Những ốp iPhone 13 và phụ kiện tốt nhất
• 👁️ Khám phá trí tuệ nhân tạo như chưa bao giờ với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 MYTOUR Games: Nhận các mẹo, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Hãy xem lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, trang thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất