Aviões dão zoom no alto, rastos de rastos brancos fluindo atrás deles. A Federal Aviation Administration (FAA) cuidou de 43, 684 voos, na média, todos os dias do ano passado, e os voos militares e comerciais dos EUA juntos usaram mais de 20 bilhões de galões de combustível de aviação.

Todas essas emissões se somam. As viagens aéreas mundiais contribuíram com 815 milhões de toneladas de emissões de CO2 em 2016 - dois por cento do total global produzido pelo homem, de acordo com a International Air Transport Association. E o tráfego aéreo global não está diminuindo. A IATA prevê que 7,2 bilhões de passageiros viajarão de avião em 2035, quase dobrando os 3,8 bilhões que voaram em 2016.

Então, como podemos tornar as viagens aéreas mais fáceis para o meio ambiente? Pesquisadores da Universidade de Delaware estão trabalhando para desenvolver um combustível alternativo para aviação. Em vez de petróleo, Os pesquisadores da UD querem abastecer aviões com espigas de milho e lascas de madeira - coisas com as quais você geralmente não se preocupa muito, a menos que seja uma marmota ou um castor procurando sobras.

No Harker Interdisciplinary Science and Engineering Laboratory da UD, pesquisadores estão transformando esse material vegetal, conhecido cientificamente como biomassa lignocelulósica, em produtos verdes, incluindo novos combustíveis e produtos químicos. Os cientistas são afiliados ao Centro de Catálise para Inovação Energética (CCEI), um Centro de Pesquisa de Fronteira de Energia apoiado pelo Departamento de Energia dos EUA. Baseado na UD, o centro reúne cientistas de nove instituições para trabalhar nos desafios da energia limpa.

Um dos maiores obstáculos para a fabricação de combustível renovável para aviação, de acordo com o Diretor Associado da CCEI Basudeb Saha, está aumentando a velocidade e a eficiência de dois processos químicos críticos - acoplamento e desoxigenação. Uma vez que o material vegetal com o qual o centro trabalha tem um baixo teor de carbono, uma vez que é dividido de um sólido para um líquido, as moléculas de carbono devem ser quimicamente costuradas ou "acopladas" para criar moléculas com alto teor de carbono na faixa de combustível de aviação. Em seguida, o oxigênio deve ser removido dessas moléculas para formar hidrocarbonetos ramificados. Essa ramificação é essencial para melhorar o fluxo de combustível nas temperaturas de congelamento do vôo comercial.

"Os aviões internacionais podem voar a uma altitude de 35, 000 pés, onde a temperatura externa pode ser tão baixa quanto -14 ° centígrados, "diz Saha, que está liderando um projeto de combustível renovável para aviação no centro. "Essa é a temperatura na qual um avião tem que funcionar, e o combustível não pode ser congelado. "

Acelerando a produção de combustível renovável para aviação

A demanda persiste por combustíveis não derivados de petróleo para aviação. Mais de uma década atrás, a FAA estabeleceu uma meta de usar 1 bilhão de galões de combustível renovável para aviação até 2018. De acordo com a IATA, combustíveis de aviação sustentáveis ​​são essenciais para a busca de um crescimento neutro em carbono de 2020 em diante, e a uma redução de 50% nas emissões líquidas de carbono até 2050 (em relação aos níveis de 2005). Mas não são produzidas quantidades suficientes deste combustível alternativo, nem a um custo competitivo.

Atualmente, várias empresas norte-americanas fabricam combustível renovável para aviação a partir de materiais como triglicerídeos extraídos de óleo e graxa usados, ou de uma combinação de monóxido de carbono e hidrogênio, chamada de gás de síntese. Uma empresa usa algas como matéria-prima e até tem um duto subterrâneo para o Aeroporto de Los Angeles (LAX), onde uma porcentagem se mistura com o combustível de aviação convencional, Saha diz.

Contudo, o processamento deste material não convencional requer altas temperaturas - 350 ° C (662 ° F) - e também alta pressão.

Não é assim com as lascas de madeira e espigas de milho na UD, onde Saha e seus colegas desenvolveram novos catalisadores - os chamados "cabras químicas" - que dão o pontapé inicial nas reações químicas que podem transformar esse material vegetal em combustível. Um desses catalisadores, feito de grafeno barato, parece um favo de mel de moléculas de carbono. Suas propriedades de superfície únicas aumentam a velocidade da reação de acoplamento. Também opera em baixa temperatura (60 ° C). Outro catalisador remove o oxigênio de maneira eficiente em termos de energia e produz alto rendimento de moléculas ramificadas, até 99 por cento, adequado para combustível de aviação. Ambos os catalisadores são recicláveis, e os processos são escalonáveis.

"A baixa temperatura e alta seletividade de nosso processo podem permitir a produção sustentável e com custo competitivo de combustíveis de aviação de base biológica a partir de biomassa lignocelulósica, "Saha diz.

A pesquisa é detalhada em três artigos científicos recentes:"Solventless C – C Coupling of Low Carbon Furanics to High Carbon Fuel Precursors using an Improved Graphene Oxide Carbocatalyst" and "Hydrodesoxygenation of Furylmethane Oxygenates to Jet and Diesel Range Fuel:Probing the Reaction Network with Catalisador de paládio suportado e promotor triflato de háfnio "ambos apareceram em Catálise ACS , que é publicado pela American Chemical Society, e "Hidrodeoxigenação catalítica de furilmetanos com alto teor de carbono em alcanos renováveis ​​de combustível para aviação sobre um catalisador de irídio modificado por rênio" foi apresentado em ChemSusChem .