Ngành hàng không tạo ra phần lớn lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) vấp phải những hạn chế về chuỗi cung ứng, chi phí sản xuất cao và khả năng mở rộng quy mô. Do đó, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Illinois tại Urbana-Champaign (Mỹ) đặt mục tiêu khắc phục trở ngại trên thông qua một quy trình kỹ thuật phức tạp nhằm chuyển đổi chất thải thực phẩm - một nguồn tài nguyên sẵn có và chưa được tận dụng hết - thành nhiên liệu hàng không chất lượng cao.

Giáo sư Yuanhui Zhang và cộng sự Sabrina Summers cầm những lọ chứa nhiên liệu hàng không do họ chế tạo. Ảnh: Eurekalert

Trọng tâm của nghiên cứu là kỹ thuật hóa lỏng thủy nhiệt (HTL), quá trình nhiệt hóa chuyển đổi sinh khối ẩm hoặc rác thải hữu cơ thành dầu thô sinh học - một giải pháp bền vững giúp biến rác thải, bùn thải và tảo thành năng lượng tái tạo. Không giống như quá trình lọc hóa dầu thông thường, HTL đặc biệt phù hợp để xử lý hàm lượng ẩm cao đặc trưng của chất thải thực phẩm, nhờ đó loại bỏ bước sấy khô tốn nhiều năng lượng thường phải có trong quá trình chuyển đổi sinh khối. 

Nhiên liệu được sản xuất theo cách này đáp ứng các thông số chất lượng nhiên liệu máy bay phản lực thiết yếu do Hiệp hội Vật liệu và Thử nghiệm Mỹ và Cục Hàng không Liên bang Mỹ quy định. Dù vậy, nhiên liệu mới vẫn cần phải pha trộn với nhiên liệu máy bay thông thường để đảm bảo hiệu suất tối ưu và các tiêu chuẩn an toàn. Mô hình pha trộn này tương tự như pha ethanol với xăng dành cho xe cộ để duy trì khả năng tương thích và hiệu suất của động cơ. 

Tác giả chính Yuanhui Zhang, Giáo sư sáng lập Khoa Kỹ thuật Nông nghiệp và Sinh học, lưu ý rằng việc sản xuất SAF trên quy mô lớn vẫn là một thách thức lớn. Do đó, áp dụng tỷ lệ pha trộn khiêm tốn từ 10-50% SAF trong nhiên liệu máy bay phản lực gốc dầu mỏ là một giải pháp tạm thời thiết thực, có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong ngành hàng không hiện nay mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của động cơ. 

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nhiều thử nghiệm để xác nhận tính phù hợp của hỗn hợp nhiên liệu sinh học ứng dụng trong ngành hàng không. Các thông số chính như mật độ năng lượng, độ bay hơi, độ nhớt và đặc tính cháy đã được kiểm tra để đảm bảo tuân thủ các quy định nghiêm ngặt. 

Mặc dù đạt được những thành tựu kỹ thuật đầy hứa hẹn, thách thức lớn nhất hiện nay là làm sao để thu gom và xử lý chất thải thực phẩm. Thực tế, phần lớn chất thải thực phẩm ở đô thị hiện bị vứt bỏ tại các bãi chôn lấp hoặc được đưa đến các nhà máy xử lý chất thải để hóa bùn, chưa được tận dụng hiệu quả để làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học.

T. TRÚC (Theo Bioengineer, Eurekalert)