Ammoniak kan indeholde nøglen til grønnere forbrænding

En måde at reducere flyveskam kan ligge i en flammering. Og i den gas, der genereres i et udhus.

Hele verden er ivrig efter at have en mere miljøvenlig måde at flyve på. Mens nogle mennesker forsøger at dække plane tage med solceller eller at fylde brændstoftanke med brugt stegeolie, forsker Nicholas Worth fra NTNU studerer en ring af flammer for millioner af euro fra EU.

Forurener mindre

Worths forskning kan føre til lavere forureningsemissioner fra nutidens flymotorer eller til at gøre miljøvenligt brændstof mere økonomisk.

Nogle af de mest skadelige udstødningspartikler er nitrogenoxider. Dette er en lugtfri og farveløs gas, der dannes, når motorer brænder ved høj temperatur. Denne form for forurening kan udløse lungefunktionsproblemer for mennesker med astma. I værste fald, det kan udløse astma. Diesel udsender mere af denne form for forurening end benzin. Elbiler udsender ingenting. Fly udsender meget.

Masser af forurening i lufthavne

"Du finder mange af disse dampe i lufthavne. Oven i det har du drivhusgasemissioner, der kommer fra forbrændingen af ​​selve brændstoffet, "Værd siger.

Mens nogle mennesker mener, at drivhusgasemissioner fra fly tegner sig for to procent af de globale emissioner, andre mener, at tallet er højere end ti procent. Måske kan ingen komme med et præcist tal, men set fra et individuelt grundlag, flyvninger er en kilde til høje emissioner pr. person.

For at forstå, hvordan en ring af flammer kan føre til grønnere flytransport, vi skal tage et lille dyk ned i en flymotor.

Fly drevet af en form for paraffin

Fly har en gasturbinemotor drevet af luftfartsbenzin. Dette er afledt af olie og meget forenklet, kan betegnes som lampeolie, paraffin eller petroleum. Det er let at tænde, fungerer rigtig godt og er ikke særlig miljøvenlig.

Det er præcis her, Worths arbejde kommer ind.

Uanset om et fly drives af lampeolie, brint, luftfart benzin eller madolie, de gasser, der produceres, når det brændes ved høj temperatur, er det, der skaber energi og tryk for at løfte flyet.

I flymotoren, brændstoffet forbrændes i et ringformet forbrændingskammer, der indeholder et antal individuelle flammer.

Ustabile flammer bruger mere benzin

Kammerets form kan få flammerne, der forbruger brændstoffet, til at ændre form, flimre mere, eller blive helt ustabil. På fysikens sprog, dette kaldes termoakustisk ustabilitet.

Flammer der bliver ustabile vil give mere lyd, og de lydbølger, der skabes, vil påvirke de andre flammer i kammeret. Dette gør det vanskeligere at designe flymotorer, der har lave emissioner end høje.

Til dato, processen med at studere en flamme er blevet udført én flamme ad gangen. Derimod, Værd at undersøge mellem 12 og 18 flammer i en ring, i en række forbrændingskamre og med forskellige typer brændstoffer, såsom metangas, brint og ammoniak.

"Forbrændingskamre findes i alle slags størrelser. I helikoptere, de er små, i jetfly er de store og på kraftværker enorme. Indtil nu, ingen har været i stand til at forudsige, om en lille ændring i kammeret vil resultere i en ændring for hele motoren. Eller hvordan flammerne i kammeret ændrer sig, når brændstoffet ændres, "siger Worth.

Internationalt gennembrud

Worth har allerede fået resultater. Hans arbejde betragtes som et internationalt gennembrud, og kunne være afgørende for, om motorfabrikanter kan udvikle nye motorer med lave drivhusgas- og nitrogenoxidemissioner.

"At have en grundlæggende forståelse af fysikken i ustabiliteten skabt af flammer er nødvendig, så vi kan udvikle værktøjer til at kontrollere dem, og undgå ustabilitet ved design af motorer. Luftfartsbrændstof brænder på en måde, hvorimod brint brænder på en helt anden måde. At forstå dette vil gøre det lettere at designe motorer, der kan brænde forskellige typer brændstof, for eksempel. Dette vil resultere i mindre forurening fra udstødningen, "Værd siger.

Yara en af ​​verdens største producenter

Hydrogen er gas, som det dannes fra vand, og flere forskere anser det for at være det bedste alternativ til miljøvenligt brændstof, fordi det kan produceres og bruges helt uden drivhusgasemissioner. Værdi, på den anden side, mener, at ammoniak kan have endnu mere potentiale end brint som gasturbinemotorbrændstof.

Ammoniak er en farveløs gas, der danner grundlag for moderne gødningsproduktion. Dette er også den gas, der dannes, når urinen efterlades stående, såsom i et udhus.

"Ammoniak er lettere at transportere, lettere at opbevare, og der kræves mindre tryk for at omdanne det til flydende form end hydrogen. Ammoniak forbrænder også langsommere end brint, "Værd siger.

Det norske firma Yara er blandt verdens største producenter af ammoniak. Den norske stat er Yaras største aktionær.

"Forskningen udført på NTNU vil hjælpe med at reducere emission af forurenende stoffer fra flymotorer, og vil give større brændstoffleksibilitet for stationære gasturbiner, der bruges til elproduktion, "Værd sagt.

En stor del af drivhusgasemissionerne fra Norge kommer fra gasdrevne kraftværker på offshore-olieplatforme. Denne naturgas er et fossilt brændstof.

"Hvis ammoniak eller brint blev brugt i stedet for naturgas, så ville dette være en glimrende måde at reducere Norges drivhusgasemissioner på, "Værd sagt.

Bruger stadig gamle teknologier, der forurener

Edgar Hertwich er professor ved NTNU og ved Yale University i USA. Han siger, at de teknologier, vi har brug for til at reducere emissioner, allerede er tilgængelige. Alligevel, industrier fortsætter med at investere i teknologier, der forbrænder fossile brændstoffer.

Under den nuværende politik, temperaturen vil stige med tre grader i 2100 til fire grader uden at foretage nogen handling, han sagde. Verden skal reducere emissioner meget hurtigere og sigte mod nulemissioner inden 2040 i stedet for 2060, hvis vi vil begrænse opvarmning til 1,5 i stedet for 2 grader.

"Elbiler er blevet en succes, og nogle steder er solenergi konkurrencedygtig i forhold til fossile brændstoffer. Omkostningsreduktionen for havvind uden for Storbritannien har været uventet hurtig. På trods af alt dette, CO ₂ emissionerne steg med to procent i 2018. Årsagen er, at vi fortsætter med at udvikle fossile brændstofbaserede energisystemer, såsom lufthavne, motorveje og kulkraftværker, "Sagde Hertwich.

"Nye teknologier hjælper ikke, hvis vi ikke benytter lejligheden til at træde væk fra de gamle. Det er et paradoks, at fossil energi stadig modtager mere i tilskud end vedvarende energi gør."