جايگزيني مناسب براي سوخت جت

سال 2008 ميلادي، A380 اولين هواپيماي مسافربري بود که توسط سوخت مايع مصنوعي که از يک منبع گازي (GTL: گاز به مايع) فرآوري شده بود، پروازي سه ساعته بين فيلتون انگلستان و تولوز فرانسه انجام داد. اين هواپيما کارآمدترين هواپيماي مسافربري دنيا از نقطه مصرف بهينه سوخت بوده که از موتورهاي TRENT 900 کمپاني رولز رويس استفاده مي کند و کمپاني رولز رويس استفاده مي کند و کمپاني نفت شل، سوخت جت GTL را براي آن فراهم کرده است. بر اساس توافق نامه اي که در نوامبر 2007 با خطوط هوايي قطر، شرکت نفت قطر، شرکت سوخت قطر، پارک علوم و تکنولوژي قطر، کمپاني رولزرويس و کمپاني نفت شل به امضا رسيد، آزمايش هاي ارباس به منظور تحقيق در زمينه تحقيق در زمينه فوايد بالقوه سوخت جت مصنوعي که از گاز فرآوري مي شود، آغاز شده و در حال انجام است.
فعاليت هاي ارباس در زمينه تحقيق و همکاري براي توليد سوخت هاي جايگزين براي هواپيماها در آينده به طور کامل استراتژي مبتني بر کارآيي اقتصادي ارباس گردآوري شده است. در نتيجه فوايد و آثار بالقوه سوخت هاي جايگزين با تمام جزئيات در نظر گرفته مي شوند و اثرات آنها روي کيفيت هواي اطراف فرودگاه و نيز هواي کل زمين مورد تحقيق و بررسي قرار مي گيرد.

گزينه هاي کنوني
 

استفاده از سوخت هاي جايگزين برتري هايي دارند اما تغييراتي را نيز در زيرساخت هاي اقتصادي و زيرساخت هاي طراحي هواپيما و موتور آن لازم دارند، علاوه بر اين در حال حاضر هيچ فرآيند استانداردي براي چنين سوخت هايي وجود ندارد. بنابراين شرکت هاي سازنده هواپيما فعالانه در امور داخلي، ملي و بين المللي گوناگون و با هدف يافتن اين برتري ها و نيز پيش بيني تغييرات مورد نياز فعاليت مي کنند. يافتن راه هاي جايگزين روش تقطير براي توليد Kerosene از نويدبخش ترين فرصت ها شمرده مي شود.
سوخت هاي مصنوعي توليد شده به روش Fisher-Tropsch خواص مشابهي با Kerosene سنتي دارند:
* پايداري حرارتي ممتازي دارند،
* فاقد سولفور هستند
* قابليت مخلوط شدن با سوخت هاي معمولي را دارند و خواص آنها به نوع منبع توليد آنها بستگي ندارد. گر چه ممکن است منابع گاز طبيعي موجود (براي توليد GTL مصنوعي) يا ذغال سنگ (براي توليد CTL) گسترده تر از نفت خام باشند، اما منابع فسيلي در نهايت تجديدپذير نيستند و بنابراين دوام ندارند.
سوخت هاي گياهي از نقطه نظر چرخه توليد دي اکسيد کربن مورد توجه قرار مي گيرند و به طور کلي به اين دليل که قسمت عمده اي از دي اکسيد کربني که در زمان احتراق سوخت توليد مي کنند، تقريباً معادل دي اکسيد کربني است که توسط آن گياه در طول دوره رشدش جذب شده است. از اين جنبه BTL يکي از گزينه ها شمرده مي شود. مسئله هزينه ها و دستيابي به منابع سوخت گياهي در حال حاضر به صورت موضوعي باقي مانده که به حد کافي مورد مطالعه قرار نگرفته و نياز به بررسي کامل تري دارد سوخت هاي (FAME(Fatty Acid Methyl Ester به دلايل زير مناسب نيستند: نقطه انجماد بالاي آنها، نقطه انفجار و اشتغال پايين، پايداري حرارتي ضعيف، محتواي انرژي ضعيف، خواص حل کنندگي قوي اتانول و خواص مسموم کنندگي متانول. در دراز مدت، هدف، تبديل روغن هاي گياهي هيدروژنه به سوخت مايع است که خواصي شبيه سوخت هاي معمولي دارند و در آينده قابل تبديل به سوخت خواهند شد که در حال حاضر تکنولوژي لازم براي اين کار در دسترس نيست.
به منظور انجام تحقيقات روي هيدروژن، نياز به زمان طولاني است. عمده ترين مسايل در مورد اين سوخت جايگزين عبارت است از زيربنايي که براي توليد، توزيع و ذخيره سازي آن مورد نياز است.
در حال حاضر به نظر مي رسد که روغن هاي گياهي هيدروژنه (HVO) و نيز BTL از لحاظ محيط زيست، از بهترين سوخت هاي جايگزين هستند. بر اين اساس ارباس تصميم گرفت که تحقيقات و فعاليت هاي خود را روي سوخت هاي گياهي نسل دوم متمرکز کند، سوخت هاي حاصل از گياهاني که نه به عنوان منابع غذايي در آب و خشکي مورد استفاده هستند و نه به عنوان منابع گسترده و عظيم طبيعي جذب کننده دي اکسيد کربن محيط زيست مثل جنگل هاي باراني کره زمين محسوب مي شوند.

ارباس و آينده سوخت مصرفي آن
 

اگر چه سوخت هاي گياهي نسل دوم تا حدود يک دهه ديگر به مقدار زياد توليد نخواهد شد، ارباس بسيار علاقه مند است که راه هايي را به منظور تأمين 30درصد سوخت مورد نياز هواپيماهاي مسافربري تا سال 2030ارائه دهد. به اين منظور، شرکت ارباس تيمي به همراه شرکت هاي Honeywell Aerospace, UOP (يکي از کمپاني هاي وابسته به International) IAE (Honeywell Aero Engines) و خطوط هوايي jet Blue به منظور بررسي روغن هاي نباتي هيدروژنه نسل دوم جهت توليد سوخت و استفاده در هواپيماهاي مسافربري، تشکيل داده است. شرکت ارباس در فعاليت هاي تحقيقاتي روي سوخت هاي GTL نيز شرکت دارد و در آينده اي بسيار نزديک قابل دستيابي خواهند بود. سوخت هاي جايگزين توليد شده به روش – Fischer (FT Tropsch)، مستقل از منبع توليدشان يعني CTL, BTL و يا GTL، مشخصات مشابهي دارند. در حالي که انتظار مي رود چرخه توليد دي اکسيد کربن از فرآيند GTL با سوخت هاي معمولي تفاوت قابل ملاحظه اي نداشته باشد، پس از بررسي کيفيت هواي موجود، تعدادي از فوايد محيطي حاصل از سوختن GTL در مقايسه با سوخت جت معمولي آشکار مي شوند: ذرات توليدي بسيار کم و حاصل بدون توليد سولفور است. سوخت GTL از اين جهت مي تواند به طور منطقي به عنوان پيش درآمدي براي سوخت BTL در نظر گرفته شود. از نظر علمي ارباس معتقد است که تمام تخصص و تجربه فني مورد نياز در مورد موتور، سيستم ها و عناصر وابسته مسلماً مي توانند با اعمال تغييراتي در مورد هواپيماهايي که با سوخت GTL کار مي کنند مورد استفاده قرار گيرند و ساختار ذخيره مصرف مستحکم و در عين حال انعطاف پذيري را به وجود خواهد آورد به گونه اي که سوخت هاي گياهي (BTL) نسل دوم نيز در زماني که اين سوخت ها به مقدار فراوان در دسترس خواهند بود مورد بهره برداري قرار دهد.
ارباس يک طرح جهاني براي دستيابي به سوخت هاي جايگزين، يکپارچه سازي فعاليت هاي تحقيقاتي، همکاري هاي گوناگون، پروازهاي آزمايشي در آينده و همکاري با مراجع صلاحيت دار در زمينه گواهينامه هاي استاندارد سوخت که به عنوان عاملي شتاب دهنده محسوب مي شوند، آماده کرده تا سوخت هاي جايگزين را زماني که به طور مستمر قابل توليد باشند به واقعيتي براي هوانوردي تبديل کند.

سوخت هاي پاک هواپيما
 

سوخت معمولي هواپيماي جت از نفت خام مشتق مي شود. اين کار بر اساس روش هاي استاندارد بين المللي موجود (سال 2006) مربوط به سوخت جت انجام مي گيرد و فقط از هيدرو کربن ها و يا افزودني هاي مجاز استفاده مي شود. طراحي هواپيماها، موتورها و بقيه اجزاي مرتبط به طور مستقيم وابسته به نوع سوختي است که هواپيماها مصرف مي کنند. دامنه فعلي گزينه هاي ممکن براي سوخت هايي که مي توانند با سوخت معمولي ترکيب شوند يا احتمالاً جايگزين سوخت معمولي هواپيماي جت گردند به قرار زير است:

سوخت هاي جايگزين
 

يک سوخت جايگزين سوختي است که مي تواند براي استفاده در هوانوردي مورد توجه قرار گيرد اما در حال حاضر بر طبق مشخصات بين المللي سوخت جت، مجاز به استفاده از اين گونه سوخت ها نيستيم.

سوخت هاي نيمه مصنوعي
 

يک سوخت نيمه مصنوعي ترکيبي از سوخت مصنوعي با سوخت معمولي است.

سوخت هاي گياهي
 

يک سوخت گياهي سوخت جايگزيني است که از مواد بيولوژيکي قابل بازيافت توليد مي شود. اين دسته از سوخت ها شامل موارد زير هستند: اکسيژنه ها (مثل اتانول و Vegetable Oil Fatty Acid MethylEster سوخت هاي BTL مصنوعي و HVO (Hydrogenated Vegetable Oils)
Cryogenic Fules
سوخت جايگزيني است که فقط در دماهاي بسيار پايين به صورت مايع وجود دارد. به عنوان نمونه از سوخت هاي اين دسته مي توان LH2 يعني هيدروژن مايع را نام برد که به عنوان يک سوخت گياهي و بيولوژيکي در نظر گرفته نمي شود. امروزه مقادير بسيار اندکي از آن به روش هاي ديگري بدون استفاده از نفت، ذغال و انرژي هسته اي توليد مي شود.

سوخت هاي مصنوعي
 

يک سوخت مصنوعي، سوخت جايگزيني است که به روش مصنوعي از منابعي مثل گاز، ذغال و بقاياي گياهي و مواد بيولوژيکي که شامل هيدرو کربن هستند با روش (FT) Fischer Tropsch) توليد مي شود. اين دسته شامل GTL گاز به مايع، CTL ذغال به مايع و BTL بقاياي گياهان به مايع هستند.
منبع: ماهنامه نوآور شماره 88