آیا هیدروژن سوخت آینده هواپیماها خواهد شد؟ / بررسی ۵ سوخت جایگزین هوانوردی تا سال ۲۰۵۰

به گزارش تجارت نیوز، صنعت هوانوردی جهان در آستانه یکی از بزرگ‌ترین تحولات تاریخ خود قرار گرفته است. رشد مداوم سفرهای هوایی، افزایش تعداد پروازها و نگرانی‌های فزاینده درباره تغییرات اقلیمی، دولت‌ها، شرکت‌های هوافضا و مراکز تحقیقاتی را به سمت توسعه نسل جدیدی از سوخت‌های هوایی سوق داده است. در همین راستا، محققانی که با حمایت ناسا فعالیت می‌کنند، تازه‌ترین بررسی خود را درباره آینده سوخت هواپیماها منتشر کرده‌اند. این مطالعه نشان می‌دهد که اگرچه سوخت‌های متداول مانند جت A و جت A-1 همچنان ستون اصلی صنعت هوانوردی هستند، اما در دهه‌های آینده سوخت‌های نوظهور می‌توانند بخش مهمی از نیاز این صنعت را تأمین کرده و وابستگی به نفت خام وارداتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

افزایش تقاضای جهانی سوخت جت تا ۱۶۵ میلیارد گالن در سال ۲۰۵۰
بر اساس این مطالعه، تقاضای جهانی برای سوخت جت در سال‌های آینده رشد چشمگیری خواهد داشت. پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند میزان مصرف سوخت جت که در سال ۲۰۲۵ کمی بیش از ۱۰۰ میلیارد گالن برآورد شده است، تا سال ۲۰۵۰ به حدود ۱۶۵ میلیارد گالن در سال برسد. این افزایش قابل توجه، فشار زیادی بر بازارهای سنتی سوخت وارد خواهد کرد و می‌تواند نگرانی‌هایی درباره محدودیت عرضه، افزایش قیمت‌ها و وابستگی به نفت خام ایجاد کند.

به همین دلیل، پژوهشگران معتقدند توسعه سوخت‌هایی که بتوانند با استفاده از منابع داخلی، برق و مواد اولیه جایگزین تولید شوند، یکی از مهم‌ترین راهکارهای تأمین نیاز صنعت هوانوردی در دهه‌های آینده خواهد بود.

ناسا پنج سوخت جایگزین را برای آینده هوانوردی بررسی کرد
در این پروژه تحقیقاتی که بودجه آن توسط ناسا تأمین شده، آزمایشگاه ملی کوه‌های راکی (NLR) پنج گزینه اصلی برای آینده سوخت هواپیماها را مورد ارزیابی قرار داده است. این پنج گزینه شامل سوخت پایدار هوانوردی یا SAF، هیدروژن مایع، گاز طبیعی مایع (LNG)، اتان مایع و سوخت آزمایشی جدیدی با نام «جت ایکس» هستند.

در این گزارش، ظرفیت تولید هر یک از این سوخت‌ها، میزان آمادگی فناوری، نیازهای زیرساختی، امکان استفاده در هواپیماهای موجود و قابلیت توسعه در مقیاس جهانی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه، یافتن راهکارهایی برای پاسخگویی به رشد سریع تقاضای سوخت جت و کاهش وابستگی صنعت هوانوردی به سوخت‌های فسیلی سنتی عنوان شده است.

سوخت پایدار هوانوردی (SAF)؛ آماده‌ترین گزینه برای ورود گسترده به بازار
بر اساس نتایج این تحقیق، سوخت پایدار هوانوردی یا SAF همچنان کامل‌ترین و عملی‌ترین گزینه برای جایگزینی بخشی از سوخت‌های رایج محسوب می‌شود. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های این سوخت آن است که شرکت‌های هواپیمایی می‌توانند بدون ایجاد هیچ‌گونه تغییر در هواپیماهای موجود یا زیرساخت‌های فرودگاهی، آن را تا سقف ۵۰ درصد با سوخت جت A معمولی ترکیب کرده و مورد استفاده قرار دهند.

در حال حاضر بخش عمده سوخت‌های SAF از روغن‌های پخت‌وپز استفاده‌شده، چربی‌های حیوانی، انواع گریس و مواد اولیه مبتنی بر الکل تولید می‌شود. با این حال، پژوهشگران در حال توسعه فناوری‌های جدیدی هستند که امکان تولید این سوخت را از منابعی مانند جلبک‌ها، زیست‌توده و حتی زباله‌های شهری نیز فراهم می‌کند؛ اقدامی که می‌تواند ظرفیت تولید این سوخت را در آینده به شکل قابل توجهی افزایش دهد.

اگرچه سوخت‌های پایدار هوانوردی از سال ۲۰۱۶ وارد بازار تجاری شده‌اند، اما هنوز تنها حدود یک درصد از کل مصرف سوخت صنعت هوانوردی جهان را به خود اختصاص داده‌اند. به گفته پژوهشگران، هزینه بالای تولید و ظرفیت محدود پالایشگاه‌های زیستی مهم‌ترین عواملی هستند که تاکنون مانع گسترش سریع استفاده از این سوخت شده‌اند.

برآوردهای آزمایشگاه ملی کوه‌های راکی نشان می‌دهد منابع اولیه موجود در آینده می‌توانند امکان تولید حدود ۱۳۲ میلیارد گالن سوخت در سال را فراهم کنند. اگر ظرفیت تولید به اندازه کافی توسعه یابد، این میزان می‌تواند نزدیک به ۸۰ درصد از تقاضای جهانی پیش‌بینی‌شده برای سوخت جت در سال ۲۰۵۰ را پوشش دهد.

کریستی موریارتی، پژوهشگر ارشد تحلیل خودرو و زیرساخت در آزمایشگاه ملی کوه‌های راکی، در این باره تأکید کرده است که بازار سوخت حمل‌ونقل یک بازار کاملاً جهانی است و سیاست‌های دولت‌ها تأثیر مستقیمی بر تصمیم شرکت‌ها برای سرمایه‌گذاری در کارخانه‌های جدید، توسعه فناوری‌ها و ایجاد مسیرهای نوین تولید سوخت دارد. به گفته وی، اگر جهان قصد دارد پاسخگوی تقاضای آینده باشد، باید روند توسعه و استقرار این فناوری‌ها با سرعت بیشتری انجام شود.

هیدروژن مایع؛ گزینه‌ای بدون انتشار کربن برای آینده هوانوردی
یکی از جذاب‌ترین گزینه‌های مطرح‌شده در این گزارش، هیدروژن مایع است. این سوخت به همراه گاز طبیعی مایع (LNG) و اتان مایع در گروه سوخت‌های برودتی قرار می‌گیرد. ویژگی اصلی این سوخت‌ها آن است که برای حفظ حالت مایع باید در مخازن کاملاً عایق و در دماهای بسیار پایین نگهداری شوند.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که هیچ‌یک از این سوخت‌ها در شرایط فعلی قابلیت جایگزینی مستقیم سوخت جت A را در هواپیماهای امروزی ندارند. استفاده گسترده از آنها مستلزم طراحی نسل جدید هواپیماها، ایجاد سامانه‌های جدید سوخت‌رسانی در فرودگاه‌ها، تدوین استانداردهای جهانی و دریافت تأییدیه‌های لازم از نهادهای نظارتی خواهد بود.

با وجود این چالش‌ها، هیدروژن مایع همچنان یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌ها برای آینده صنعت هوانوردی به شمار می‌رود. این سوخت در مقایسه با وزن خود انرژی بسیار بالایی تولید می‌کند و در هنگام پرواز هیچ‌گونه انتشار مستقیم کربنی ندارد. همین ویژگی باعث شده است بسیاری از کارشناسان، هیدروژن را گزینه‌ای ایده‌آل برای هواپیماهای منطقه‌ای و نسل آینده ناوگان هوایی بدانند.

در حال حاضر نیز چندین شرکت بزرگ هوافضا در حال توسعه هواپیماها و سامانه‌های پیشران مبتنی بر هیدروژن هستند. علاوه بر این، اداره هوانوردی فدرال آمریکا همکاری مشترکی را با آزمایشگاه ملی کوه‌های راکی آغاز کرده تا زیرساخت‌های فرودگاهی برای استفاده از هیدروژن در آینده آماده شود.

LNG و اتان مایع؛ گزینه‌هایی با مزایا و محدودیت‌های متفاوت
در کنار هیدروژن، گاز طبیعی مایع یا LNG نیز یکی دیگر از گزینه‌های مورد بررسی در این مطالعه است. پژوهشگران معتقدند فراوانی منابع گاز طبیعی در ایالات متحده می‌تواند LNG را به یکی از گزینه‌های نسبتاً کم‌هزینه برای صنعت هوانوردی تبدیل کند.

اتان مایع نیز اگرچه هنوز در مراحل اولیه آزمایش قرار دارد، اما از دیدگاه کارشناسان دارای مزایای قابل توجهی است. این سوخت نسبت به LNG چگالی انرژی بیشتری دارد و روند افزایش تولید آن در سال‌های اخیر ادامه یافته است؛ موضوعی که می‌تواند در آینده زمینه را برای استفاده گسترده‌تر از آن فراهم کند.

جت ایکس؛ سوختی که هنوز راه درازی تا تجاری شدن دارد
پنجمین گزینه بررسی‌شده در این گزارش، سوختی آزمایشی با نام «جت ایکس» است که هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد. پژوهشگران در این پروژه در حال بررسی نسل جدیدی از هیدروکربن‌های مایع هستند که بتوانند بازده مصرف سوخت را افزایش دهند، میزان ترکیبات آروماتیکی مضر را کاهش دهند، کیفیت هوای اطراف فرودگاه‌ها را بهبود بخشند و همچنین تشکیل پسدمه هواپیماها را محدود کنند.

با این حال، گزارش تأکید می‌کند که جت ایکس هنوز فاصله زیادی تا ورود به بازار دارد و سال‌ها آزمایش و ارزیابی فنی برای بررسی سازگاری آن با موتورهای هواپیما، تجهیزات فرودگاهی و زیرساخت‌های سوخت‌رسانی مورد نیاز خواهد بود.

پژوهشگران در پایان این مطالعه تأکید کرده‌اند که آینده صنعت هوانوردی احتمالاً به یک سوخت واحد وابسته نخواهد بود، بلکه ترکیبی از مسیرهای مختلف تولید سوخت می‌تواند انعطاف‌پذیری بیشتری برای پاسخگویی به رشد سریع تقاضای جهانی ایجاد کند و امنیت انرژی این صنعت را در دهه‌های آینده افزایش دهد.

مطالعه جدید مورد حمایت ناسا نشان می‌دهد صنعت هوانوردی برای پاسخگویی به افزایش تقاضای جهانی سوخت تا سال ۲۰۵۰ ناچار است به سمت استفاده از سوخت‌های متنوع و پایدار حرکت کند. در حالی که سوخت پایدار هوانوردی (SAF) در حال حاضر آماده‌ترین گزینه برای استفاده گسترده محسوب می‌شود، هیدروژن مایع نیز به دلیل تولید نکردن کربن در زمان پرواز و چگالی بالای انرژی، یکی از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌های آینده به شمار می‌رود. در کنار آن، LNG، اتان مایع و سوخت آزمایشی جت ایکس نیز می‌توانند در سال‌های آینده نقش مهمی در تحول صنعت هوانوردی ایفا کنند. با توجه به پیش‌بینی افزایش مصرف سوخت جت از بیش از ۱۰۰ میلیارد گالن در سال ۲۰۲۵ به ۱۶۵ میلیارد گالن در سال ۲۰۵۰، سرمایه‌گذاری در توسعه این فناوری‌ها می‌تواند آینده حمل‌ونقل هوایی را متحول کرده و وابستگی جهان به سوخت‌های فسیلی سنتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.