Ar amoniakas taps švariais degalais komerciniams lėktuvams?

Pasaulis labai aktyviai stengiasi sumažinti transporto taršą, tačiau tai padaryti ant žemės lengviau nei danguje. Baterijų energijos tankis dar nėra pakankamai geras, kad būtų galima kalbėti apie komercinių lėktuvų elektrifikaciją. Tai kaip senus gerus „Boeing 737“, „Airbus A320“ ir panašius lėktuvus priversti nustoti teršti atmosferą anglimi? Australų kompanija „Aviation H2“ turi idėją kaip tai padaryti.

Problema - komerciniai lėktuvai stipriai teršia aplinką

Apytiksliai skaičiuojama, kad 2,4 % pasaulio emisijų yra sietinos su aviacija. Šis skaičius, galbūt, neatrodo toks didelis, tačiau keliavimas lėktuvais yra nepalyginamai žalingesnis aplinkai nei, pavyzdžiui, važiavimas traukiniu. Bet iš Vokietijos į Braziliją traukiniu nenuvažiuosi. O ir keliaujant tame pačiame žemyne tvaresnio kelionių būdo pasirinkimas dažnai kainuoja labai daug laiko ir pinigų. Lėktuvus švarinti yra daug sunkiau nei antžeminį transportą dėl su svoriu ir aerodinamika susijusių iššūkių.

Aišku, lėktuvai vis efektyviau naudoja degalus. Variklių gamintojai yra įsivėlę į stiprią konkurencinę kovą ir varžosi, kuris didžiausioms lėktuvų kompanijoms pasiūlys taupiausią jėgainę. Tačiau neįmanoma pabėgti nuo fakto, kad deginant iškastinį kurą - šiuo atveju JET-A degalus - į aplinką išskiriamas šiltnamio efektą sukeliantis anglies dvideginis (CO2).

Alternatyvų yra. Aviacijos pramonė stengsis iš dalies pereiti prie SAF (sustainable aviation fuel). Tai - tvarūs aviaciniai degalai, savo chemine sudėtimi labai artimi įprastam JET-A, bet pagaminti iš biologiškai skaidžių medžiagų. Pavyzdžiui, iš kukurūzų, miškininkystės pramonės atliekų, panaudoto aliejaus ir t. t. Degindamas SAF lėktuvas vis tiek teršia aplinką tomis pačiomis medžiagomis, įskaitant ir anglies dvideginį, bet tai - daugmaž neutrali tarša, nes ją anksčiau augdami sugėrė degalų gamybai panaudoti augalai. Lėktuvai kada nors galės deginti ir 100 % SAF, bet dabar 50/50 mišiniai su įprastu JET-A yra praktiškesni.

Lėktuvai galėtų naudoti ir vandenilį - „Aviation H2“ kompanija, kurios pavadinime yra vandenilio formulė, apie tai svajoja. Tačiau vandenilio kuro gamyba ir transportavimas yra sudėtingi. Lėktuvams reikėtų labai didelių pakeitimų, kad jie galėtų naudoti gryną vandenilį. Tai tikrai įmanoma, bet aviacijos pramonė tam dar nėra pasiruošusi. Todėl australai turi šiek tiek kitokį pasiūlymą.

Išeitis - amoniakas

Australų kompanija „Aviation H2“ siūlo visiškai atsisakyti anglies aviaciniuose degaluose. Jei lėktuvų degalų bakuose teliuškuos ne angliavandeniliai, o amoniakas (NH3), emisijose neliks to aplinkai žalingo anglies dvideginio.

Lėktuvo paruošimas NH3 kurui užtruktų maždaug dvi savaites („Aviation H2“ nuotrauka)

Lyginant su vandenilio kuru, lėktuvą lengva paruošti amoniakui. Oro linijos lėktuvus perka galvodamos apie porą eksploatacijos dešimtmečių. Tai reiškia, kad net ir pasirodžiusi žalia technologija - kad ir komerciškai efektyvūs elektriniai lėktuvai - greitai neišspręstų problemos. Tuo tarpu amoniakui nereikia naujų lėktuvų ar variklių - galima modifikuoti jau naudojamus.

Amoniakas yra bespalvės dujos, o lėktuvai dabar naudoja skystus degalus. Taigi, ruošiant lėktuvą NH3 naudojimui teks keisti degalų sistemą - naujas degalų bakų sprendimas primena suskystintų dujų talpas. Modifikacijų reikia ir patiems varikliams, tačiau „Aviation H2“ inžinieriai teigia, kad tai nebūtų fundamentalūs pakeitimai. Tiksliau, „Aviation H2“ teigimu, amoniakui lėktuvą pritaikyti žymiai lengviau nei vandeniliui ar daugeliui kitų alternatyvių degalų tipų.

„Aviation H2“ įsivaizduoja, kaip atrodytų tokia lėktuvų modernizacija. Klientas atskristų į techninę „Aviation H2“ bazę ir čia paliktų savo lėktuvą porai savaičių. Tiek laiko pakaktų reikiamiems pakeitimams - vos po poros savaičių lėktuvas išskristų jau nebeteršdamas aplinkos anglies dvideginiu. Tiesa, CO2 nėra vienintelis nerimą mokslininkams keliantis dalykas lėktuvų išmetamuosiuose vamzdžiuose - amoniakas nepavers lėktuvų gamtai draugiškais drugeliais.

Amoniako variklių emisijos ir trūkumai

Perpėjimai ant amoniako butelio. (Nadina Wiórkiewicz, Wikimedia)

Visi technologiniai sprendimai turi savų privalumų ir trūkumų - NH3 naudojimas komercinėje aviacijoje tikrai nėra išimtis. Kaip matote iš formulės, amoniake nėra anglies, todėl tokių degalų naudojimas visiškai pašalintų lėktuvų anglies dvidegino emisijas. Tačiau azoto oksido emisijos irgi nėra naudingos aplinkai ir žmonėms - manoma, kad NOx sukelia vėžį. Negana to, azoto oksidas pats yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos. Jei variklis yra tinkamai sureguliuotas, azoto oksido emisijos turėtų būti minimalios, bet tai vis tiek yra šis tas, apie ką reikėtų pagalvoti prieš pereinant prie amoniako kuro. Reikia išsamių tyrimų, kurie tinkamai įrodytų, kad NH3 kuras yra ne toks žalingas aplinkai nei tradiciniai degalai.

Dar daugiau - nors amoniakas jau dabar gaminamas masiškai (priešingai nei vandenilis ar kai kurios kitos iškastinio kuro alternatyvos), tai nėra švari pramonės šaka. Amoniako gamybos metu į aplinką išskiriamas metanas, kuris irgi yra labai žalingas aplinkai. Jei pasaulio aviacija rimtai nori pradėti naudoti amoniaką, pirmiausia reikia pagerinti jo gamybos būdus. Dabar gaminamas amoniakas yra sunaudojamas - jei jį degintų ir lėktuvai, esama infrastruktūra greitai taptų nepakankama.

Galiausiai, amoniako energinis tankis yra mažesnis nei įprastų aviacinių degalų. Kitaip tariant, NH3 varomas lėktuvas negalėtų leistis į tokias ilgas keliones, į kokias skrenda įprastą JET-A deginantys orlaiviai.

Kas dabar?

„Dassault Falcon 50“ turi tris variklius, todėl puikiai tinka alternatyvių degalų bandymams. (AdrianPingstone, Wikimedia)

„Aviation H2“ kol kas rūpinasi tik tuo, ką gali kontroliuoti - lėktuvų variklių technologijomis. Kompanija jau susitarė su užsakomųjų skrydžių bendrove „FalconAir“ dėl bandomojo devynviečio „Dassault Falcon 50“ modifikavimo. Šis lėktuvas puikiai tinka tokiems eksperimentams, nes turi tris variklius - du gali naudoti įprastus degalus, kol trečiasis bandys amoniaką. Tiesa, kol kas planuojami tik antžeminiai bandymai - į dangų amoniaku varomas lėktuvas kils kada nors vėliau, kai technologija bus išbandyta ir patvirtinta kaip patikima.

Ties amoniako kuro pritaikymu komercinėje aviacijoje dirba ne tik „Aviation H2“ - ši sritis domina ir kai kurias kitas organizacijas bei mokslinių tyrimų grupes. NH3 neišspręstų visų lėktuvų taršos klausimų, bet leistų bent jau šiek tiek pašvarinti dabar naudojamų lėktuvų emisijas. Tai - savotiškas pleistras ant žaizdos, kurią kada nors išgydys dar neišrastus degalus, vandenilį ar elektrą naudojantys komerciniai orlaiviai.