Една от болезнените истини за хората, които обичат да летят, е, че самолетите се смятат за едни от най-големите виновници за климатичните промени.

Въздушните пътувания са сред най-замърсяващите човешки дейности.

Едно двупосочно пътуване от Ню Йорк до Лондон отделя близо 1000 килограма въглероден диоксид на пътник - повече от това, което средностатистическият жител в Бурунди, Никарагуа и още 47 други страни отделя за една година.

Годишно самолетите изхвърлят около 920 милиона тона CO2, което представлява приблизително 3.5% от всички емисии на парникови газове в света.

Химикът Дерек Вардън обаче се надява, че една жълтеникава течност с неприятна миризма ще помогне за промяната на тази ситуация. Течността е колекция от къси верижни молекули, наречени летливи мастни киселини, които се добиват от разлагащи се хранителни отпадъци. Същите видове молекули придават на оборския тор характерната миризма.

В процес, разработен от Вардън и неговите колеги, мастните киселини се изпаряват, след което се просмукват върху слой от пелети от циркониев оксид, които ги свързват в по-дълги вериги, наречени кетони.

След кондензиране кетоните се отвеждат в друг реактор, където платинени елементи ги свързват заедно и отделят кислородните атоми, за да направят керосин, който се използва като реактивно гориво, пише списание Science.

Вардън е на мнение, че този процес може да превърне различни форми на отпадъчна биомаса в гориво, което да промени бъдещето на въздушния транспорт. През март 2021 г. той и колегите му описаха подробно технологията, заедно с изчисления, които разкриват, че полученото реактивно гориво може да бъде почти толкова евтино, колкото и версията, базирана на петролни продукти.

Тъй като въглеродът, който съдържа, произхожда от растенията, които го извличат от атмосферата, нетните емисии на биологичното реактивно гориво биха били само малка част от тези от изкопаемите горива.

През октомври 2021 г. Вардън става главен технически директор на Alder Fuels - стартъп, който има за цел да произвежда устойчиви авиационни горива. Компанията "хеджира" своите залози, като разработва и друг процес - превръщане на дървесните отпадъци в гориво за реактивни двигатели под влиянието на висока температура.

SWISS отменя 676 полета поради недостиг на персоналШвейцарската авиокомпания SWISS обяви, че отменя 676 полета, или 2 на сто от всички планирани, между август и октомври поради недостиг на персонал

През есента на 2021 г. американският авиопревозвач United Airlines пое ангажимент да закупи 5.7 милиарда литра биогорива от Alder. Компанията не е единствената, която се занимава с подобни разработки. Повече от дузина стартъпи с подобна цел са създадени през последните години в САЩ, Китай, Япония, Сингапур, Индия, Финландия, Швеция, Австрия и Канада.

Засега производителите на подобни устойчиви авиационни горива създават само 100 милиона литра годишно за индустрия, която е консумирала над 360 милиарда литра през 2019 г., преди пандемията от COVID-19 да намали потреблението наполовина.

До 2030 г. обаче пазарът на биогорива може да нарасне 70 пъти до близо 15.7 милиарда долара, според консултантската компания Markets and Markets.

Един от проблемите е, че преди малко повече от десетилетие имаше опити на няколко компании да превърнат селскостопанските отпадъци в гориво за превозни средства. Те обаче се оказаха неуспешни. Оптимистите са на мнение, че сега шансовете за успех са по-високи, тъй като авиокомпаниите отчаяно търсят начини да намалят въглеродния си отпечатък и не разполагат с много алтернативи.

Автомобилите могат да работят с електрически батерии, но самолетите вероятно винаги ще изискват течни горива, които генерират много повече енергия от единица обем.

Макар и бавно, този преход вече започва. В допълнение към United, има още няколко авиокомпании, базирани в различни държави, които са се ангажирали да закупят колективно около 21 милиарда литра устойчиви авиационни горива през следващите години.

През 2008 г. подобни продукти за първи път бяха смесени с керосин, получен от изкопаеми горива, и оттогава насам хиляди самолети използват такива смеси. Но едва през декември 2021 г. полет на United Airlines от Чикаго до Вашингтон, окръг Колумбия, се превърна в първия пътнически полет, който лети със 100% устойчиво гориво.

Извън авиацията почти всеки шофьор е наливал биогориво в резервоара си. В Съединените щати това е основно етанолът, направен от царевични зърна. Царевичният етанол сега генерира около 59 милиарда литра годишно само в Съединените щати, но отглеждането и прибирането на царевицата изисква интензивно използване на торове и други енергоемки суровини, което прави ползите за климата незначителни.

Целулозният етанол, направен от царевични стъбла, горски остатъци и друг отпадъчен въглерод, имаше за цел да промени това. Милиарди долари бяха вложени в подобни начинания, след като Конгресът на САЩ въведе стандарта за възобновяеми горива през 2005 г. за създаване на пазар за етанол и други биогорива за превозни средства.

През 2014 г. в Еметсбърг, Айова, беше открит огромен химически завод за 275 милиона долара, наречен Project Liberty. Той трябваше да преобразува селскостопанските отпадъци, включително разлагащите се царевични стъбла и кочани, в етанол, който след това да бъде смесен с бензин.

Технологията работеше, но Project Liberty спря през 2020 г., а през 2021 г. собствениците на завода преминаха към производство на дезинфектант за ръце.

Уволниха пилот, след като и двамата с колегата му заспали по време на полетПилот, работещ за италианската държавна авиокомпания ITA, беше уволнен за това, че заспал на пулта за управление по време на полет от Ню Йорк до Рим

През последните години се разви и отглеждането на други целулозни култури. Според Агенцията за опазване на околната среда миналата година в Съединените щати са произведени по-малко от 1 милион литра целулозен етанол.

Рецептата за целулозен етанол изглеждаше печеливша. Налице са огромни количества елскостопански и горски отпадъци, които са толкова изобилни, че са по същество безплатни. Технологията използва микробни ензими, за да ги превърне в захари, а след процес на ферментация те се превръщат в гориво.

В сравнение с изкопаемите горива, етанолът, получен от царевица, намалява емисиите на CO2 с между 20% и 40%. Етанолът, произведен от отпадъчна биомаса, намалява емисиите с 90%.

Но жизнеспособният начин за производство на целулозен етанол в големи мащаби се оказа изключително труден. Повечето биомаса съдържа много вода, което я прави тежка и скъпа за транспортиране до преработвателните предприятия.

Реколтата от царевица продължава само около един месец годишно, а стъблата и други остатъци трябва да се съхраняват до края на годината, за да захранват биорафинерията, което допълнително увеличава разходите. Ензимите, разграждащи биомасата, също не са евтини. А царевичните стъбла и дървесната биомаса често задръстват машините, предназначени да ги смилат.

Поддръжниците на модерните устойчиви авиационни горива се надяват да избегнат провала на биоетанола. През октомври 2021 г. администрацията на президента Джо Байдън очерта цел за производство на 11.4 милиарда литра устойчиви горива годишно до 2030 г. - достатъчно, за да покрие 100% от търсенето на авиационно гориво до 2050 г., което се очаква да бъде около 160 милиарда литра.

Като част от тези усилия беше осигурено финансиране от 65 милиона долара за 22 проекта за разработване на нови суровини за биомаса. За разлика от целулозния етанол, който разчита на една-единствена основна рецепта, идеята е да се подхранват множество пътища с надеждата, че някои от тях ще бъдат успешни.

Базираната в Калифорния Aemetis се надява, че ще попадне сред тях. Тя изгражда голямо химическо съоръжение с бадемови овощни градини в Северна Калифорния. Стопаните на бадемовите насаждения обикновено сменят дърветата си на всеки 15 до 25 години.

Това създава повече от 2 милиона тона селскостопански отпадъци годишно. В миналото фермерите са ги изгаряли, но тази практика постепенно се премахва, за да се подобри качеството на въздуха в региона.

Aemetis вече е сключила договор за закупуване на голяма част от тези отпадъци на цена от 20 долара за тон и ще използва високотемпературен процес, наречен газификация, за да извлече водород от тях. Отпадъчният въглероден диоксид от процеса ще бъде уловен и изолиран под земята.

Компанията ще използва водорода за химическо третиране на растителни масла и животински мазнини. Тази „хидрообработка“ разбива маслените молекули, а втора реакция, наречена хидроизомеризация, след това пренарежда веригите в смес от въглеводороди, които съставляват стандартното реактивно гориво, известно също като Jet A.

Междувременно се появяват и други начини за създаване на устойчиви авиационни горива. LanzaJet преобразува общинския боклук, дървесните отпадъци и отпадъчните промишлени газове в етанол и след това го надгражда до реактивно гориво.

Близо една четвърт от отоплението в ЕС идва от възобновяеми източнициПрез 2020 г. възобновяемата енергия представлява 23% от общата енергия, използвана за отопление и охлаждане в ЕС

Базираната в Колорадо Gevo пък преобразува царевични стъбла и други селскостопански отпадъци в изобутанол, който след това компанията химически надгражда до авиационно гориво. А базираната в Канада Enerkem си партнира с Shell, за да използва топлина и пара за превръщане на общинския боклук и други суровини в смес от водород и въглероден диоксид, които след това пречиства и преобразува в гориво.

Всички тези пътища вече са тествани и одобрени за производство на реактивно гориво, от което може да се получава Jet A. Разнообразието от отпадъчни суровини, на които се разчита, е силна страна, която позволява на компаниите да се възползват от местните отпадъци, които са най-евтини.

Въпреки климатичните ангажименти, все още не е ясно дали авиокомпаниите ще приемат допълнителните разходи за по-чисти горива, като се има предвид, че разходите за гориво представляват около 30% от цената на въздушния транспорт.

Но Международната асоциация за въздушен транспорт, която включва 290 авиокомпании по целия свят, се ангажира да приеме устойчивите горива като част от ангажимента на индустрията да произвежда нетни нулеви въглеродни емисии до 2050 г.

Но за да не се повтори историята с целулозния етанол, може да се наложи да се намесят правителствата, смятат експертите, цитирани от списание Science.

И изглежда някои нови мерки вече се очертават на хоризонта. През юли 2021 г. Европейската комисия предложи правило, което ще изисква от доставчиците да използват устойчиви екологични смеси в своето реактивно гориво, като делът им трябва да нарасне от 2% през 2025 г. на 63% до 2050 г.

Защо самолетите никога не летят над Южния полюс?Проблемът е в най-близкото летище

Съединените щати също проучват подобни стимули. 13-годишният стандарт за нисковъглеродно гориво в Калифорния използва схема за кредитна търговия, за да плаща ефективно на производителите на горива 150 долара за всеки тон емисии на CO2, които предотвратяват, в сравнение с еталон за изкопаеми горива.

Миналата година членовете на Камарата на представителите на САЩ внесоха два законопроекта в подкрепа на устойчивите авиационни горива. Единият от тях предоставя на производителите на горива данъчен кредит от 1.50 долара за всеки галон биогориво, смесен с авиационно гориво, стига да намали емисиите на парникови газове с поне 50%, в сравнение с изкопаемото реактивно гориво.

Другият ще отпусне до 1 милиард долара за подпомагане на изграждането на заводи на устойчиви горива. Засега тези законопроекти са в процес на обсъждане в Конгреса.

Дали, в крайна сметка, екологичните самолетни горива ще бъдат успешни е въпрос, който зависи от комбинация от химия, логистика и правителствена политика. Заложени са не само парите на инвеститорите, но и перспективите за съвместяване на пътуването с самолет, което е от решаващо значение в нашия взаимосвързан свят, с необходимостта от предотвратяване на необратими и катастрофални климатични промени.