Міждисциплінарна група дослідників з Вустерського політехнічного інституту (WPI) розробила потенційний прорив у екологічній авіації: рецепт нульового палива для літаків, яке витягуватиме з повітря вуглекислий газ (CO2). Дослідження, у якому використовувалося складне обчислювальне моделювання та аналіз, нещодавно було опубліковано в журналі Fuel.
Під керівництвом Джагана Джаячандрана, доцента кафедри аерокосмічної інженерії, та Адама Пауелл, доцента кафедри машинобудування та інженерії матеріалів, робота допомагає розв’язувати нагальну проблему зміни клімату. Згідно з даними Міжнародної ради з чистого транспорту (ICCT), на авіацію припадає приблизно 2,5% усіх глобальних викидів парникових газів, і очікується, що ця цифра лише зросте.
«У міру зростання авіації зростатимуть і викиди промисловості», — каже Пауелл. «Нам потрібно думати нестандартно та дивитися на стійкі матеріали, які сприятимуть довгостроковому рішенню щодо зменшення вуглецевого сліду транспортного сектора».
Завдяки моделюванню та обчислювальному аналізу Джаячандран і Пауелл розробили формулу палива, яке складається з магнію, мінералу, який зустрічається по всій земній кулі, найбільш поширений у світовому океані. Суспензія гідриду магнію — хімічна сполука, що складається з магнію та водню — змішана з вуглеводневим паливом, горіла б, утворюючи CO2, водяну пару та наночастинки оксиду магнію (MgO).
Магнієво-гідридне паливо також забезпечить літакам запас ходу для далеких польотів, наприклад, від Бостона до Токіо, що є проблемою для інших екологічних видів авіаційного палива. Цей більший діапазон досягається, зокрема, завдяки хімічним властивостям суспензії — для згоряння потрібен менший об’єм, ніж типове авіаційне паливо.
«Ми виявили, що це паливо матиме на 8% більший запас ходу, ніж інше сучасне реактивне паливо, і більш ніж у два-три рази більший запас ходу, ніж рідкий водень або аміак, які інші дослідники запропонували як екологічно чисте паливо», — сказав Джаячандран.
Міністерство енергетики описує стійке авіаційне паливо як «біопаливо, що використовується для двигуна літаків, яке має властивості, подібні до традиційного реактивного палива, але з меншим викидом вуглецю». Це біопаливо виготовляється з таких ресурсів, як зерно кукурудзи, водорості, відходи лісового господарства та сільського господарства тощо. Використання біопалива як вуглеводню в цій суспензії з гідридом магнію потенційно може призвести до чистих негативних викидів.
Відзначаючи обіцянку досліджень щодо пом’якшення викидів та інших кліматичних загроз, Пауелл сказав: «Ми сподіваємося, що наша робота, яка відкриває нову категорію екологічно чистого авіаційного палива, розпалить уяву інших дослідників. Небо є межею».