Những chuyến bay xanh nhẹ gánh carbon

Nhóm nghiên cứu tại đại học Illinois Urbana Champaign vừa công bố cách biến "rác" thực phẩm thành nguồn nhiên liệu bền vững cho ngành hàng không (SAF - Sustainable Aviation Fuel). Điều đáng chú ý là nguồn nguyên liệu sẵn có tưởng chừng như thải bỏ gồm thực phẩm dư thừa và sinh khối ẩm qua quá trình xử lý có thể đủ sức đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp mà không cần pha trộn với nhiên liệu hóa thạch.

Để có thể hô biến những nguồn nguyên liệu rác nói trên thành nguồn nguyên liệu sách, nhóm nghiên cứu dùng quá trình li hóa thủy nhiệt HTL (hydrothermal liquefaction) để biến vật liệu hữu cơ ẩm, như rác thực phẩm hoặc phụ phẩm chế biến thực phẩm, thành dầu sinh học thô (biocrude).

Toàn bộ lượng dầu sinh học thô nói trên sau đó tiếp tục được tinh chế, loại bỏ độ ẩm, tro, muối và các tạp chất và tiếp tục áp dụng quá trình xúc tác hydro - sử dụng hydro và xúc tác để loại bỏ các nguyên tố như oxy, nitơ, lưu huỳnh, chỉ giữ lại các hydrocarbon đủ tiêu chuẩn nhiên liệu. Nhóm nghiên cứu trong quá trình thí nghiệm đã thử nhiều xúc tác và cuối cùng chọn hợp kim coban-molybden (cobalt molybdenum) vì hợp chất này mang lại hiệu quả thương mại khả thi nhất.

Điều ấn tượng là sản phẩm SAF này đã vượt qua các bài kiểm định sơ bộ "Tier Alpha" và "Tier Beta", đồng thời đáp ứng đầy đủ các thông số của nhiên liệu hàng không thông dụng theo tiêu chuẩn ASTM cũng như FAA, trong khi không cần pha trộn thêm với bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào.

Về mặt nguyên liệu, nhóm cho biết quy trình HTL không chỉ giới hạn trong phạm vi nguồn rác thực phẩm, mà còn có thể áp dụng cho nhiều nguồn sinh khối ẩm khác như bùn thải, tảo phát sinh, phân heo, phụ phẩm nông nghiệp… Điều này mở ra hướng phát triển đa dạng cho nguồn SAF và giúp tăng tính linh hoạt cho chuỗi cung ứng nhiên liệu hàng không trong tương lai.

Đại diện nhóm nghiên cứu Giáo sư Yuanhui Zhang nhấn mạnh rằng ngành hàng không sẽ cần rất nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác nhau để đạt mục tiêu khử carbon và nông nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguyên liệu đầu vào. Hơn nữa, ông còn cho rằng công nghệ này không chỉ dùng cho nhiên liệu, mà có thể thay thế các hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ trong sản xuất nhựa, mở rộng tiềm năng kinh tế và phát triển mô hình kinh tế tuần hoàn.

Khía cạnh "kinh tế tuần hoàn" được nhóm nghiên cứu đặt lên ưu tiên hàng đầu thay vì mô hình tuyến tính "sản xuất - sử dụng - vứt bỏ. Nhóm nghiên cứu khẳng định họ đã giải quyết phần lớn các vấn đề khoa học kỹ thuật như xử lý tạp chất, lựa chọn xúc tác và tối ưu hóa quá trình.

Tiềm năng của nghiên cứu này trong tương lai là nền tảng cho việc đạt được các mục tiêu chống biến đổi khí hậu toàn cầu. Các dự báo cho thấy SAF có thể đóng góp khoảng 65% tổng lượng cắt giảm khí thải mà ngành hàng không cần đạt được để hoàn thành mục tiêu Net Zero vào năm 2050.

Mặc dù thách thức về chi phí sản xuất cao và sự cần thiết phải mở rộng quy mô chuỗi cung ứng là rất lớn, nhưng việc tập trung vào các nguồn phế phẩm không cạnh tranh với lương thực và đất đai nông nghiệp cho thấy một con đường rõ ràng và đạo đức hơn để đạt được mục tiêu. Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ chính phủ và các khoản đầu tư tư nhân, nhiên liệu hàng không bền vững từ ngành công nghiệp thực phẩm hứa hẹn sẽ đưa ngành hàng không tiến vào kỷ nguyên của những chuyến bay xanh, đảm bảo sự phát triển không ngừng của kết nối toàn cầu trong khi vẫn giữ vững cam kết bảo vệ môi trường.

Quỳnh Lâm