Междисциплинарная группа исследователей из Вустерского политехнического института (WPI) разработала потенциальный прорыв в области "зеленой" авиации: рецепт топлива с нулевым потреблением для самолетов, которое будет выделять углекислый газ (CO2) из воздуха. Исследование, в котором использовались сложные методы вычислительного моделирования и анализа, было недавно опубликовано в журнале Топливо.
Возглавляемая Джаганом Джаячандраном, доцентом аэрокосмической инженерии, и Адамом Пауэллом, адъюнкт-профессором механики и материаловедения, работа помогает решить насущную проблему изменения климата. По данным Международного совета по экологически чистому транспорту (ICCT), на долю авиации приходится примерно 2,5% всех глобальных выбросов парниковых газов, и ожидается, что это число будет только увеличиваться.
"По мере того как авиация продолжает расти, будут расти и выбросы отрасли, - говорит Пауэлл. "Нам нужно мыслить нестандартно и искать экологически чистые материалы, которые будут способствовать долгосрочному решению проблемы сокращения выбросов углекислого газа в транспортном секторе".
С помощью моделирования и вычислительного анализа Джаячандран и Пауэлл разработали формулу топлива, состоящего из магния, минерала, который встречается по всему земному шару, в наибольшем количестве в мировом океане. Суспензия гидрида магния - химического соединения, состоящего из магния и водорода, - смешанная с углеводородным топливом, сгорает с образованием CO2, водяной пар и наночастицы оксида магния (MgO). Топливо на основе гидрида магния также позволило бы самолетам выполнять дальнемагистральные рейсы - например, из Бостона в Токио, - что было непростой задачей для других видов экологически чистого авиационного топлива. Такая большая дальность полета достигается отчасти благодаря химическим свойствам суспензии - для сжигания требуется меньший объем, чем у обычного авиационного топлива.
"Мы обнаружили, что это топливо будет иметь на 8% большую дальность полета, чем другое современное реактивное топливо, и более чем в два-три раза большую дальность полета, чем жидкий водород или аммиак, которые другие исследователи предложили в качестве экологически чистого топлива", - сказал Джаячандран.
Министерство энергетики описывает устойчивое авиационное топливо как "биотопливо, используемое для питания самолетов, которое обладает свойствами, аналогичными обычному реактивному топливу, но с меньшим углеродным следом". Это биотопливо было произведено из таких ресурсов, как кукурузное зерно, водоросли, лесное хозяйство и сельскохозяйственные отходы, среди прочего. Использование биотоплива в качестве углеводорода в этой суспензии с гидридом магния потенциально может привести к чистым отрицательным выбросам.
Исследование было поддержано грантом WPI TRIAD Seed Grant, университетской наградой, предназначенной для поощрения междисциплинарного сотрудничества и инноваций.
Джаячандран и Пауэлл планируют продолжить свои исследования с помощью физических экспериментов с образцами топлива, а также ищут потенциальное финансирование от федерального агентства. Кроме того, они надеются, что эта работа сможет вдохновить других и внести свой вклад в более устойчивый мир.
Отметив перспективность исследований по снижению выбросов и других климатических угроз, Пауэлл сказал: "Мы надеемся, что наша работа, которая открывает новую категорию экологически чистого авиационного топлива, пробудит воображение других исследователей. Небо - это предел."
Комментарии