एक सरल, सस्ती पूर्व-उपचार विधि में अपशिष्ट लकड़ी के बायोमास पर आधारित टिकाऊ विमानन ईंधन (एसएएफ) की कीमत को मौलिक रूप से कम करने की क्षमता है, जिससे यह उत्सर्जन को 80% तक कम करते हुए जीवाश्म-आधारित जेट ईंधन के साथ लागत-प्रतिस्पर्धी बना देता है।
एसएएफ एक आदर्श हरित विमानन समाधान नहीं है - वास्तव में, अभी तक कोई सटीक समाधान मौजूद नहीं है। जेट ईंधन के बजाय एसएएफ का उपयोग करने से अभी भी कार्बन डाइऑक्साइड पैदा होता है, लेकिन यह एक शुद्ध ईंधन है जो क्लीनर जलाने पर 3% अधिक ऊर्जा पैदा करता है और सल्फर और कण उत्सर्जन को काफी कम करता है। यह तेल निष्कर्षण और शोधन प्रक्रिया से उत्सर्जन की पूरी लागत को समाप्त कर देता है और, उपयोग किए गए फीडस्टॉक के आधार पर, शुद्ध कार्बन नकारात्मक भी हो सकता है - जेट इंजन को संशोधित करने की आवश्यकता के बिना।
जैव ईंधन के विपरीत, दूसरी पीढ़ी के एसएएफ में मक्का, गन्ना, सोयाबीन या अन्य खाद्य फसलों का उपयोग नहीं किया जाता है। यह ज़मीन और पानी की भयावह बर्बादी है। इसके बजाय, कच्चे माल जैसे लकड़ी के अवशेष, गन्ने की खोई, मकई स्टोवर, और मिलिंग कार्यों से अन्य सस्ते, प्रचुर मात्रा में अपशिष्ट उत्पादों का उपयोग किया जाता है।
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड के शोधकर्ताओं का मानना है कि समस्या लिग्निन में है, जो पौधों की कोशिकाओं में एक प्रमुख संरचनात्मक घटक है। लिग्निन सख्त और लचीला होता है, जो पेड़ों को ताकत देता है, लेकिन ईंधन के लिए बायोमास से कार्बन निकालना भी मुश्किल बना देता है, खासकर जब कठोर लकड़ियों के साथ काम किया जाता है। वास्तव में, कई कंपनियां गर्मी और बिजली प्राप्त करने के लिए लिग्निन को सीधे जलाने का विकल्प चुनती हैं। हालाँकि यह प्रक्रिया आर्थिक रूप से सार्थक है, लेकिन पर्यावरणीय दृष्टिकोण से यह बिल्कुल अवांछनीय है।
हालाँकि, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, रिवरसाइड की एक शोध टीम ने एक प्रीप्रोसेसिंग विधि विकसित की जो समीकरण को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती है। बायोमास प्रीट्रीटमेंट के दौरान पानी और पतला एसिड में टेट्राहाइड्रोफ्यूरान (टीएचएफ) जोड़कर, टीम ने पाया कि वे ईंधन उत्पन्न करने के लिए बायोमास में लिग्निन और शर्करा का उपयोग करते हुए समग्र दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि कर सकते हैं।
परिणाम: अपशिष्ट बायोमास अधिक विमानन लाभ ला सकता है। मकई स्टोवर का उपयोग करने से ईंधन की उपज 18% तक बढ़ सकती है, और टीएचएफ प्रीट्रीटमेंट के साथ, प्रति टन शुष्क फीडस्टॉक के बराबर गैसोलीन 44 गैलन (167 लीटर) से बढ़कर 51.8 गैलन (196 लीटर) हो जाता है। उच्च लिग्निन सामग्री वाली सख्त चिनार की लकड़ी के लिए, प्रति टन सूखे कच्चे माल की गैसोलीन समकक्ष उपज 75.9 गैलन (287 लीटर) तक होती है, जो पारंपरिक प्रक्रियाओं द्वारा मकई के डंठल से निकाले गए गैसोलीन समकक्ष से लगभग दोगुनी है।
सबसे अच्छी बात यह है कि टीएचएफ प्रीट्रीटमेंट रसायन कम लागत वाला है और इसे प्राप्त करना विशेष रूप से आसान है क्योंकि इसे एसएएफ संयंत्रों में पहले से ही संसाधित किए जा रहे बायोमास शर्करा से बनाया जा सकता है।
ग्लोबलएयर ने इस रिपोर्ट को लिखने के समय यूएस जेट-ए की औसत कीमत 6.45 डॉलर प्रति गैलन और एसएएफ की औसत कीमत 9.28 डॉलर प्रति गैलन बताई है। यूसी रिवरसाइड टीम ने गणना की कि इसकी सीईएलएफ (कोसॉल्वेंट एन्हांस्ड लिग्नोसेल्युलोसिक फ्रैक्शनेशन) उत्पादन प्रक्रिया की लागत कम से कम $3.15 प्रति गैलन हो सकती है।
क्या इसका मतलब यह है कि 80% स्वच्छ जेट ईंधन की कीमत नियमित जेट ईंधन की आधी कीमत है? नहीं; उत्पादन लागत में परिवहन, रसद, व्यावसायिक लागत या मुनाफे को ध्यान में नहीं रखा जाता है, और जीवाश्म ईंधन की कीमतें अभी भी पैमाने की विशाल अर्थव्यवस्थाओं से लाभान्वित होती हैं। इंडेक्समुंडी के अनुसार, नवंबर 2021 में, अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) ने जीवाश्म ईंधन के उत्पादन की लागत $1.14 से $3.03 प्रति गैलन होने का अनुमान लगाया था, जबकि अत्यधिक अस्थिर वस्तु उस समय $2.19 प्रति गैलन पर बिक रही थी। उल्लेख करने की आवश्यकता नहीं है, विचार करने के लिए विभिन्न जैव ईंधन क्रेडिट जैसे कारक हैं, इसलिए कीमत पर अंतिम प्रभाव निर्धारित करना मुश्किल है।
लेकिन अगर यह जैसा कहता है वैसा करता है, तो यह विकास स्पष्ट रूप से बेकार लकड़ी का बेहतर उपयोग करता है और एसएएफ की कीमत में काफी कमी आनी चाहिए। चूँकि कीमत इस तकनीक को अपनाने में एक बड़ी बाधा है, यह टिकाऊ परिवहन में एक बड़ी छलांग होगी।
एक शोध सहयोगी और रिवरसाइड टीम के नेता चार्ल्स काई ने एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा, "मैंने यह काम एक दशक से भी अधिक समय पहले शुरू किया था क्योंकि मैं प्रभाव डालना चाहता था।" "मैं जीवाश्म ईंधन के लिए व्यवहार्य विकल्प ढूंढना चाहता था, और मेरे सहयोगियों और मैंने बस यही किया है। सीईएलएफ का उपयोग करके, हमने दिखाया है कि बायोमास और लिग्निन से लागत प्रभावी ईंधन बनाना संभव है और वायुमंडल में हमारे कार्बन उत्सर्जन को रोकने में मदद करना संभव है। बायोमास से सबसे किफायती और पर्यावरण के अनुकूल तरीके से आपको जो चाहिए उसे निकालने के लिए लिग्निन का उपयोग महत्वपूर्ण है। एक ऐसी प्रक्रिया डिजाइन करना जो बायोमास में लिग्निन और शर्करा का बेहतर उपयोग कर सके, सबसे रोमांचक तकनीकी में से एक है इस क्षेत्र में चुनौतियाँ।"
टीम का शोध पत्र ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।