Jako pierwsi na świecie naukowcy z Uniwersytetu w Sydney opracowali proces chemiczny z wykorzystaniem plazmy, który może wytworzyć zrównoważone paliwo do silników odrzutowych z metanu emitowanego ze składowisk śmieci, potencjalnie tworząc niskoemisyjny przemysł lotniczy.
Metan jest znacznie silniejszym gazem cieplarnianym niż dwutlenek węgla (CO2). Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej stężenie metanu w atmosferze jest obecnie około dwa i pół razy większe niż poziomy przedindustrialne i stale rośnie, przy czym znaczną część stanowią emisje odpadów i spalanie paliw kopalnych .
Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Journal of the American Chemical Society.
Australia przystąpiła niedawno do międzynarodowego porozumienia w sprawie ograniczenia emisji metanu ze Stanami Zjednoczonymi, Unią Europejską, Japonią i Republiką Korei.
Główny autor, profesor PJ Cullen z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej Uniwersytetu w Sydney oraz inicjatywy Net Zero, powiedział: „Na całym świecie składowiska są głównym emitentem gazów cieplarnianych, głównie mieszaniny CO2 i metanu. Opracowaliśmy proces, który wykorzystać te gazy i przekształcić je w paliwa, ukierunkowując się na sektory trudne do zelektryfikowania, takie jak lotnictwo”.
„Nowoczesne składowiska już wychwytują, ulepszają i spalają emisję gazów w celu wytworzenia energii elektrycznej, jednak nasz proces pozwala uzyskać produkt o znacznie większym wpływie na środowisko i wartościowy z komercyjnego punktu widzenia” – powiedział.
Globalną emisję składowisk szacuje się na 10–20 mln ton gazów cieplarnianych rocznie, co jest wartością porównywalną z emisją światowego sektora energetycznego.
Lotnictwo odpowiada obecnie za około trzy procent światowych emisji. Stworzenie paliwa o „zamkniętym obiegu” w oparciu o istniejące emisje wyeliminowałoby potrzebę stosowania tradycyjnych i zrównoważonych paliw do silników odrzutowych, które powodują dalsze emisje do atmosfery.
Jak plazma wpływa na przebieg procesu
Proces ten polegałby na wydobywaniu metanu ze składowiska śmieci, zwanego studnią metanu, która do wydobywania gazów wykorzystuje mechanizm przypominający szyb.
„Piękno tego polega na tym, że w tym prostym procesie oddaje się niemal dokładnie taki skład, jakiego potrzebujemy w naszym procesie” – powiedział profesor Cullen.
„Plazma nietermiczna to technologia napędzana energią elektryczną, która może wzbudzać gaz zarówno w niskiej temperaturze, jak i pod ciśnieniem atmosferycznym. Zasadniczo oznacza to, że podejście to ułatwia przekształcanie gazu w produkty o wartości dodanej poprzez wywoływanie wyładowań plazmowych w gazie formującym bąbelki Proces nie wymaga ciepła ani ciśnienia, co oznacza, że wymaga mniej energii, co czyni go wysoce kompatybilnym z odnawialnymi źródłami energii.
UJAWNIENIE
Autorzy PJ Cullen, Emma Lovell i Tianqi Zhang są powiązani z firmą PlasmaLeap Technologies, dostawcą technologii plazmowej stosowanej do generowania bąbelków plazmy w tym badaniu.
Autorzy dziękują węzłowi MagRes w Sydney Analytical Core Research Facility za dostęp do infrastruktury NMR, Michelle Wood z Sydney Analytical za dodatkową pomoc w ATR-FTIR oraz Aditya Rawal z University of New South Wales Mark Wainwright Analytical Center for solid-state NMR pomiary.