Bio jetbrændstoffer godt for klimaet, men teknologier skal justeres

Norske luftfartsledere kan lide at spøge indbyrdes med, at da Gud skabte luftfart, han tænkte på Norge.

Landets lange kystlinje og bjergrige indre gør konventionelle vejrejser udfordrende. Selv rejser relativt korte afstande i Norges befolkede syd, sige fra Bergen til Trondheim, to store kystbyer 700 km fra hinanden, tager op til 12 timer i bil - men kun en time med fly.

Af alle disse grunde og mere, den norske regering har sat et mål om, at 30 procent af alt flybrændstof, der bruges i Norge inden 2030, skal være bæredygtigt producerede biobrændstoffer. For at springe denne overgang i gang regeringen meddelte i oktober, at flyselskaber, der opererer i norsk luftrum, skal bruge 0,5 procent biobrændstoffer i deres jetbrændstof inden 2020.

To forskere ved Norges Universitet for Videnskab og Teknologi (NTNU) Industrial Ecology Program besluttede at se på, hvordan produktion af biobrændstoffer til luftfart i Norge ville påvirke klimaet og andre miljøaspekter, der er identificeret af FN's mål for bæredygtig udvikling, eller SDG'er. Disse mål er udviklet til at guide verdens overgang til et mere bæredygtigt samfund.

De fandt ud af, at produktion af jetbrændstoffer fra skovresterester ville være godt for klimaet, men kan lægge pres på nogle SDG'er, såsom nul sult, Rent vand og sanitet og ansvarligt forbrug og produktion.

Den gode nyhed, siger forskerne, er, at kendskabet til dette nu gør det muligt for beslutningstagere og ingeniører at foretage teknologiske forbedringer og forsyningskædeforbedringer for at reducere negative bivirkninger. Denne viden er især vigtig, da industrien stiger op til at lave biobrændstoffer.

"Luftfartsmulighederne er meget begrænsede, "siger Francesco Cherubini, seniorforfatter af papiret og professor i Industrial Ecology Program. "Hvis vi vil afkøle luftfarten, vi skal bruge biobrændstoffer. Der er et stort potentiale her. "

Artiklen, der beskriver deres forskning, "Bidrag af jetbrændstof fra skovrester til flere mål for bæredygtig udvikling, "udgives i Naturens bæredygtighed .

To teknologier og norske skovbrugsrester

Først og fremmest, forskerne valgte to forskellige teknologier, der betragtes som markedsklare.

Den første var en alkohol-til-jet-brændstofteknologi, som bruger en biokemisk proces til at omdanne affald til ethanol, som derefter konverteres til jetbrændstof. Den anden er baseret på en proces kaldet Fischer-Tropsch syntese, som bruger høje temperaturer til at producere en slags syntetisk gas, der derefter omdannes til et flydende bio jetbrændstof.

De fandt derefter ud af, hvor meget affaldsmateriale der kunne fås fra norsk skovforvaltning, som i øjeblikket faktisk ikke bruger skovrester til noget. Baseret på skovbrugspraksis i andre nordiske lande, forskerne fastslog, at hele 34 procent af de samlede skovrester i Norge kunne bruges til at producere bio jetbrændstoffer.

De skabte derefter en model, der så på, hvad der ville ske, hvis Norge begyndte at bruge skovrester til flybrændstofproduktion, med alle de tilknyttede direkte og indirekte emissioner til luft, vand og jord. Den gode nyhed, de fandt, er, at Norge potentielt kunne producere 20 procent af landets forventede brug af jetbrændstof i 2030 fra skovrester, hvilket er godt på vej mod landets politiske mål på 30 procent.

Men forskerne ønskede også at lede efter potentielle problemer, også. Så de kørte deres model og knuste deres tal.

Kortsigtede kontra langsigtede klimafordele

Flyrejser udsender to forskellige former for forurening, der skader klimaet. De mest kendte er CO ₂ emissioner, der skyldes forbrænding af jetbrændstof.

Imidlertid, når en jet flyver gennem himlen, flyet efterlader også et langt kondensspor, en contrail, som har en kortsigtet effekt på planetens temperaturer. Brændende jetbrændstof skaber også aerosoler og sort kulstof, som også har en kortsigtet effekt på klimaet.

Forskerne besluttede at se på, hvordan forbrænding af biobrændstoffer fremstillet ved hjælp af de to forskellige processer ville påvirke disse typer emissioner, kaldet Near Term Climate Forcers, eller NTCF'er, fordi de kan påvirke klimaet på kort sigt, men ikke har en langvarig indflydelse på de globale temperaturer.

Hvad de fandt ud af var, at begge typer bio jetbrændstoffer havde relativt lavere klimapåvirkninger end konventionelle fossile brændstoffer fra et kort (20 år) til et langt (100 år) perspektiv. Men fordelene ved bio jetbrændstoffer var ikke så stærke i et kortsigtet perspektiv på grund af NTCF'erne.

Contrails var den største bidragyder til at reducere de kortsigtede fordele ved biobrændstoffer, fandt forskerne. Imidlertid, klimafordelene er vigtige i forbindelse med det langsigtede mål for temperaturstabilisering, der blev aftalt i forbindelse med Parisaftalerne. Gennemsnitlig, 20 procent brug af biobrændstof i den norske luftfartssektor i 2030 kan reducere klimapåvirkningen med cirka 17 procent.

Sammenkæder analysen med målene for bæredygtig udvikling

Næste, forskerne så på, hvordan de forskellige biobrændstofteknologier påvirker FN's bæredygtighedsmål. Cherubini sagde, at dette var en vigtig del af deres analyse, fordi en specifik teknologi kan se godt ud med hensyn til sine klimafordele, men det kan have andre negative virkninger.

Hvis disse negative virkninger ikke kendes, så kan regeringer eller industrier vælge at investere i en teknologi til gavn for klimaet, kun for senere at opdage, at teknologien har utilsigtede negative bivirkninger på andre miljøområder. "Bæredygtighedsforskning spiller en central rolle i succesen med vores energiomstilling, især når det anvendes på nye teknologier inden deres store implementering, "Sagde Cherubini.

Af den grund, han og hans kollega og første forfatter Otavio Cavalett besluttede at se på, hvordan ni af FN's SDG'er, der vedrører miljøet, ville blive påvirket af produktionen af ​​biobrændstoffer.

Disse var:Nul sult, Godt helbred og velvære, Rent vand og sanitet, Prisbillig og ren energi, Bæredygtige byer og fællesskaber, Ansvarligt forbrug og produktion, Liv under vand og liv på land.

"Dette er et af de første papirer, der giver et overblik over, hvad der vil ske med SDG'er, "hvis der bruges en specifik klimavenlig teknologi, "Sagde Cavalett.

Bedre end fossile brændstoffer på nogle måder, men plads til forbedringer

Da forskerne så på, hvordan vedvarende jetbrændstoffer sammenlignet med eksisterende fossile jetbrændstoffer, de fandt klare fordele ved vedvarende energi, når det kom til klimapåvirkninger, selvfølgelig. Men der var også fordele for to SDG'er, Prisbillig og ren energi, og Ansvarligt forbrug og produktion.

Imidlertid, en af ​​de vedvarende teknologier, de kiggede på, havde større virkninger end fossilbaserede brændstoffer for nogle SDG'er. Som et eksempel, Cavalett sagde, at høstning af skovrester kræver dieselolie til at drive de lastbiler og maskiner, der vil afhente og transportere kviste, bark, træplader og andre rester, der ville blive omdannet til biobrændstof. Men brændende diesel kan forårsage lavt ozon- og partikelformigt materiale, påvirker SDG'erne for godt helbred og velvære.

De fandt også ud af, at de forskellige miljøpåvirkninger tilføjede langs energi- og materialeforsyningskæderne, der er nødvendige for at producere biobrændstofferne.

Det betyder, at hvis producenterne bruger renere råvarer eller renere energiformer til at producere bio jetbrændstofferne, virkningerne vil falde i overensstemmelse hermed, sagde forskerne.

De fandt ud af, at Fischer-Tropsch-synteseprocessen havde lavere indledende virkninger end alkohol-til-jet-brændstofteknologien, men at virkningerne fra alkohol-til-jet-brændstofteknologien havde fordel af at forbedre processens effektivitet.

Bio jet fuel teknologier har brug for hjælp, incitamenter til at flyve

Cherubini sagde, at selvom flyrejser bidrager til klimaforandringer, det har også værdi for samfundet.

"At få folk i kontakt har værdi "sagde han." Det faktum, at mennesker (i Europa) kan stige på et fly og tage til USA om 6 timer, har værdi for samfundet. "

Af den grund, han sagde, politikere bør overveje at finde måder at hjælpe disse nye bio jetbrændstofteknologier med at komme af jorden, så at sige.

Han påpegede, at menneskeheden har pillet med fossile brændstofteknologier i et århundrede nu, mens teknologier til vedvarende bio jetbrændstof stadig er i deres vorden.

"Bæredygtighedsforskningens rolle er meget vigtig for at identificere de teknologiske forbedringer, der er nødvendige for at opnå fordele på tværs af de forskellige SDG'er og for at foretage en bæredygtig overgang til et grønnere samfund, "sagde han." Teknologien kan forbedre sig meget, hvis vi husker dette. "