Los aviones zumban por encima, Estelas de vapor de un blanco tenue fluyendo detrás de ellos. La Administración Federal de Aviación (FAA) manejó 43, 684 vuelos, de media, todos los días el año pasado, y los vuelos comerciales y militares de EE. UU. utilizaron en conjunto más de 20 mil millones de galones de combustible para aviones.

Todas esas emisiones se suman. Los viajes aéreos mundiales contribuyeron con 815 millones de toneladas de emisiones de CO2 en 2016, el dos por ciento del total mundial provocado por el hombre, según la Asociación Internacional de Transporte Aéreo. Y el tráfico aéreo mundial no se está desacelerando. IATA predice que 7.200 millones de pasajeros viajarán en avión en 2035, casi duplicando los 3.800 millones que volaron en 2016.

Entonces, ¿cómo hacemos que los viajes en avión sean más fáciles para el medio ambiente? Los investigadores de la Universidad de Delaware están trabajando para desarrollar un combustible alternativo para aviones. En lugar de petróleo, Los investigadores de la UD quieren impulsar aviones con mazorcas de maíz y astillas de madera, cosas que generalmente no le importan mucho a menos que sea una marmota o un castor en busca de sobras.

En el Laboratorio Interdisciplinario de Ciencia e Ingeniería Harker de la UD, los investigadores están transformando ese material vegetal, conocida científicamente como biomasa lignocelulósica, en productos ecológicos, incluidos nuevos combustibles y productos químicos. Los científicos están afiliados al Catalysis Center for Energy Innovation (CCEI), un Energy Frontier Research Center apoyado por el Departamento de Energía de EE. UU. Basado en UD, el centro reúne a científicos de nueve instituciones para trabajar en los desafíos de las energías limpias.

Uno de los mayores obstáculos para fabricar combustible para aviones renovable, según el director asociado de CCEI, Basudeb Saha, está aumentando la velocidad y la eficiencia de dos procesos químicos críticos:el acoplamiento y la desoxigenación. Dado que el material vegetal con el que trabaja el centro tiene un bajo contenido de carbono una vez que se descompone de sólido a líquido, las moléculas de carbono deben unirse o "acoplarse" químicamente para crear moléculas con alto contenido de carbono en el rango del combustible para aviones. Luego, el oxígeno debe eliminarse de estas moléculas para formar hidrocarburos ramificados. Esta ramificación es esencial para mejorar el flujo de combustible a las temperaturas bajo cero de los vuelos comerciales.

"Los aviones internacionales pueden volar a una altitud de 35, 000 pies, donde la temperatura exterior podría ser tan baja como -14 ° centígrados, "dice Saha, quien lidera un proyecto de combustible para aviones renovable en el centro. "Esa es la temperatura a la que tiene que funcionar un avión, y el combustible no se puede congelar ".

Aceleración de la producción de combustible para aviones renovable

Persiste la demanda de combustibles no derivados del petróleo para la aviación. Hace más de una década, La FAA se había fijado el objetivo de utilizar mil millones de galones de combustible renovable para aviones para 2018. Según IATA, Los combustibles de aviación sostenibles son parte integral de su búsqueda de un crecimiento neutro en carbono a partir de 2020, ya una reducción del 50 por ciento en las emisiones netas de carbono para 2050 (en relación con los niveles de 2005). Pero no se están produciendo cantidades suficientes de este combustible alternativo, ni a un costo competitivo.

En la actualidad, Varias empresas estadounidenses fabrican combustible para aviones renovable a partir de materiales como los triglicéridos extraídos del aceite y la grasa usados. o de una combinación de monóxido de carbono e hidrógeno llamada gas de síntesis. Una empresa utiliza algas como material de origen e incluso tiene una tubería subterránea al aeropuerto de Los Ángeles (LAX), donde un porcentaje se mezcla con combustible para aviones convencional, Dice Saha.

Sin embargo, El procesamiento de este material no convencional requiere altas temperaturas, 350 ° C (662 ° F), y también alta presión.

No es así con esas astillas de madera y mazorcas de maíz en UD, donde Saha y sus colegas han desarrollado nuevos catalizadores, los llamados "cabras químicas", que impulsan las reacciones químicas que pueden transformar este material vegetal en combustible. Uno de estos catalizadores, hecho de grafeno económico, parece un panal de moléculas de carbono. Sus propiedades superficiales únicas aumentan la velocidad de la reacción de acoplamiento. También funciona a baja temperatura (60 ° C). Otro catalizador elimina el oxígeno de una manera energéticamente eficiente y produce altos rendimientos de moléculas ramificadas. hasta el 99 por ciento, Adecuado para combustible de aviación. Ambos catalizadores son reciclables, y los procesos son escalables.

"La baja temperatura y la alta selectividad de nuestro proceso pueden permitir una producción rentable y sostenible de combustibles de aviación de base biológica a partir de biomasa lignocelulósica, "Dice Saha.

La investigación se detalla en tres artículos científicos recientes:"Acoplamiento de C – C sin disolventes de furanos con bajo contenido de carbono con precursores de combustible con alto contenido de carbono mediante un carbocatalizador de óxido de grafeno mejorado" e "Hidrodesoxigenación de oxigenados de furilmetano a combustibles de la gama de reactores y diésel:sondeando la red de reacción con Catalizador de paladio compatible y promotor de triflato de hafnio "aparecieron en Catálisis ACS , que es publicado por la American Chemical Society, y "Hidrodesoxigenación catalítica de furilmetanos con alto contenido de carbono a alcanos de rango de combustible de aviación renovable sobre un catalizador de iridio modificado con renio" se presentó en ChemSusChem .