Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, havacılık endüstrisindeki sera gazı emisyonlarını %70’e kadar azaltabilen, maliyet açısından rekabetçi sürdürülebilir havacılık yakıtı (SAF) yaratan bir teknoloji geliştirdiler. Bu metan tutuklama anaerobik sindirim (MAAD) teknolojisi, yüksek konsantrasyonlu organik atık suyu, SAF’ye dönüştürülebilen uçucu yağ asitlerine dönüştürür.
Argonne Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Haoran Wu’ya göre, SAF üretiminin temel öncüleri olan uçucu yağ asitleri, havacılık endüstrisinin karbondan arındırılmasında ve biyoyakıt üretimini daha uygun maliyetli ve sürdürülebilir hale getirmede kritik bir rol oynayabilir.
Araştırma, SAF üretimini 2030 yılına kadar üç milyar galona çıkarmayı amaçlayan ABD Enerji Bakanlığı’nın Sürdürülebilir Havacılık Yakıtı Büyük Mücadelesi programında belirtilen hedeflere katkıda bulunuyor. Hedef, 2050 yılına kadar ticari jet yakıtı talebinin %100’ünü karşılayacak kadar yakıt üretmektir.
Bilim insanları bira fabrikalarından ve mandıra çiftliklerinden gelen karbon açısından zengin atık suyu hammadde olarak kullandı. Önemli bir gelişme olarak teknoloji, aksi takdirde maliyet etkin bir şekilde arıtılması zor olacak olan bu yüksek konsantrasyonlu atık akışlarından organik karbonu uzaklaştırıyor.
Her iki atık su akışı da organik madde açısından zengindir ve bunların geleneksel arıtma yöntemleri kullanılarak arıtılması büyük karbon emisyonlarıyla ilişkilidir. Teknolojimizi kullanarak yalnızca bu atık yığınlarını temizlemekle kalmıyoruz, aynı zamanda havacılık endüstrisi için düşük karbonlu, sürdürülebilir yakıt da üretiyoruz.
Araştırmanın yazarı Taemin Kim, Argonne Üniversitesi’nde enerji sistemleri analisti
Teknoloji aynı zamanda bu atıkların SAF’ta işlenmesinde de yeni ufuklar açıyor. Anaerobik sindirim, biyokütleyi metana ve ardından biyoyakıtlara dönüştürmek için yerleşik bir teknolojidir. Argonne Sürdürülebilir Malzemeler ve Süreçler Müdürü Meltem Urgun Demirtaş tarafından geliştirilen MAAD teknolojisi, bunun yerine uçucu yağ asitleri (bütirik asit gibi) ve laktik asit üretimine odaklanıyor.
Ancak laktik asitler uçucu yağ asitlerinden SAF üretimini sınırlar. Argonne MAAD teknolojisi, uçucu yağ asitlerinin verimini artırarak bu sınırlamanın üstesinden gelir.
Başka bir yenilikçi gelişmede, bilim adamları MAAD teknolojisini bir membran kullanarak geliştirmek için bir elektrokimyasal ayırma yöntemi geliştirdiler.
Membran reaktörlerde alıkonma süresini artırmak, bütirik asit üreticileriyle sağlam mikrobiyal topluluklar oluşturmak ve asit üretkenliğini ve konsantrasyonunu artırarak asit üretim maliyetini ve toksisiteyi azaltmak için yerinde bir ürün geri kazanım süreci geliştirdik.
Araştırmanın baş araştırmacısı Urgun Demirtaş
Deneysel verileri kullanan bilim insanları, atığı SAF’ye dönüştürmek için üç olası yol geliştirmek üzere Argonne Üniversitesi modelleme araçlarını kullandı ve bunları fosil yakıtlardan elde edilen geleneksel jet yakıtıyla karşılaştırdı.
Bilim adamları, atıktan jet yakıtına giden rotanın, geleneksel jet yakıtına kıyasla karbon emisyonlarını önemli ölçüde azalttığını söylüyor. Araştırma aynı zamanda tipik SAF biyolojik besleme stoklarına olan talebin kıtlığa yol açtığı bir dönemde daha az kullanılan atık malzemelerin kullanımını da genişletiyor.
Sonuçta bilim insanları patentli süreci ticarileştirmeyi ve teknolojiyi yaygın kullanım için ölçeklendirmeyi umuyorlar. Sürdürülebilir havacılık yakıtı, havacılık endüstrisini karbondan arındırmak için büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak yaygın uygulaması henüz başlamadı. Sürdürülebilir havacılık yakıtı (SAF), havacılık endüstrisinde kullanılan yakıtın %1’inden azını oluştururken, havacılık yakıtı küresel sera gazı (GHG) emisyonlarına yaklaşık %3 katkıda bulunmaktadır. Fosil jet yakıtı ile enerji açısından daha verimli, daha ucuz ve maliyet açısından rekabetçi olan SAF’nin üretilmesi, yaygın ticari kullanım için esastır.