Alternatywne paliwa lotnicze

Pierwsza połowa XXI wieku to okres dynamicznego rozwoju lotnictwa. Świat w 2022 konsumował ok. 720 milionów litrów nafty lotniczej w ciągu jednego dnia. Czyli co 5 minut w komorach spalania silników lotniczych znika paliwo, którym można by wypełnić basen olimpijski! Nic dziwnego, że rosnące ceny ropy skłaniają koncerny lotnicze do poszukiwania alternatywnego paliwa lotniczego.

O ile w przemyśle motoryzacyjnym naukowcy mają dosyć szerokie pole do popisu w postaci biopaliw, LPG, wodoru czy też napędu elektrycznego, dla lotnictwa nie udało się wdrożyć do tej pory żadnej sensownej alternatywny. Ale wkrótce może to się zmienić.

Obecnie używane paliwo to kerozyna tzw. nafta lotnicza otrzymywana z ropy naftowej. Ze względu na niską liczbę oktanową i prostą technologię wytwarzania jest stosunkowo tania - tańsza niż benzyna czy diesel. Niestety, wszystko wskazuje, że era taniej i dostępnej ropy odchodzi w przeszłość, więc najwyższy czas zastanowić się, na czym będą latać samoloty za kilka lat. Nafta lotnicza ma niestety także swój wkład w emisję dwutlenku węgla, któremu przypisuje się odpowiedzialność za globalne ocieplenie. Szacuje się, że samolot pasażerski na trasie 5000 km emituje do atmosfery jedną tonę CO2 na jednego pasażera.

Alternatywą mogą być biopaliwa nadające się do spalania w silnikach odrzutowych. Największą przeszkodą jest jednak wysoka temperatura zamarzania – ok. 0°C, a nie -40°C jak w przypadku nafty lotniczej. Paliwo w czasie lotu musi pozostawać w stanie płynnym, aby mogło być pompowane do silnika. Rozwiązaniem mogą być domieszki substancji, które obniżają punkt zamarzania, chociaż powoduje to kolejne problemy związane z powstawaniem ognisk korozji, czy rozpuszczaniem się elastomerowych uszczelnień.

Mimo wzrostu cen, ropa jest jednak wciąż tańsza, niż biopaliwa. Poza tym niemożliwe jest całkowite zastąpienie nafty lotniczej, przez biopaliwa - po prostu nie ma na świecie wystarczającej ilości ziemi rolniczej pod uprawy energetyczne. Istnieje też niebezpieczeństwo rabunkowego wycinania lasów w celu poszerzenia tego potencjału. W związku z tym bardziej realne wydaje się upowszechnienie na szerszą skalę mieszanin biopaliw z naftą lotniczą.

Innym alternatywnym paliwem dla silników odrzutowych może być wodór. Tradycyjne silniki odrzutowe można przystosować do spalania wodoru. Nie można tego niestety powiedzieć o instalacji paliwowej samolotu oraz całej infrastrukturze naziemnej. Potrzeba opracowania zupełnie nowego systemu transportu i gromadzenia paliwa, co jest ogromnym wyzwaniem technicznym oraz finansowym. Wodór w stanie lotnym ma bardzo małą gęstość energetyczną w stosunku do objętości. Żeby mógł spełniać rolę paliwa należy go skroplić, schładzając do temperatury -252,8°C i utrzymywać w tym stanie w specjalnie izolowanych zbiornikach. Na pewno podniesie to masę samolotu i będzie wymagało zupełnego przebudowania jego konstrukcji.

Wodór jest paliwem bardzo wybuchowym. W przeszłości próbowano go stosować w lotnictwie wypełniając nim zbiorniki gazowe sterowców. Zaniechano tego ostatecznie w 1937 roku po spektakularnej katastrofie sterowca Hindenburg. Jedną z zalet wodoru jest czyste spalanie – silniki wydzielałyby tylko parę wodną. Jednak w przypadku lotnictwa może to okazać się kłopotliwe – samoloty zmieniłyby się w latające fabryki chmur. Trzeba zauważyć, że wodór jest ekologicznie przyjaznym paliwem tylko w przypadku, gdy jest produkowane w procesie hydrolizy a prąd pochodzi z czystego źródła. Na dzień dzisiejszy 90% wodoru otrzymuje się z gazu ziemnego, gdyż jest to tańsze, ale powoduje emisje CO2.

Trudno ocenić, które paliwo zastąpi w przyszłości naftę lotniczą. Nie jest wykluczone, że oba rozwiązania znajdą zastosowanie w transporcie lotniczym, a które stanie się powszechniej stosowane zależeć będzie od rozwoju technologii.