Een eenvoudige, goedkope voorbehandelingsmethode heeft het potentieel om de prijs van duurzame vliegtuigbrandstof (SAF) op basis van afvalhoutbiomassa radicaal te verlagen, waardoor deze kostenconcurrerend wordt met fossiele vliegtuigbrandstof en de uitstoot met wel 80% wordt verminderd.

SAF is geen perfecte groene luchtvaartoplossing; sterker nog, er bestaat nog geen perfecte oplossing. Het gebruik van SAF in plaats van vliegtuigbrandstof produceert nog steeds koolstofdioxide, maar het is een zuiverdere brandstof die 3% meer energie produceert terwijl hij schoner verbrandt en met aanzienlijk verminderde uitstoot van zwavel en deeltjes. Het elimineert de volledige kosten van de uitstoot van het oliewinnings- en raffinageproces en kan, afhankelijk van de gebruikte grondstof, zelfs netto CO2-negatief zijn – allemaal zonder de noodzaak om straalmotoren aan te passen.

In tegenstelling tot biobrandstoffen gebruikt SAF van de tweede generatie geen maïs, suikerriet, sojabonen of andere voedselgewassen. Dit is een verschrikkelijke verspilling van land en water. In plaats daarvan worden grondstoffen gebruikt zoals houtresten, suikerrietbagasse, maïsstover en andere goedkope, overvloedige afvalproducten van maalactiviteiten.

Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Riverside, geloven dat het probleem ligt in lignine, een belangrijke structurele component in plantencellen. Lignine is taai en rekbaar, waardoor bomen hun kracht krijgen, maar het maakt het ook lastig om koolstof uit biomassa te halen als brandstof, vooral als er met harder hout wordt gewerkt. Veel bedrijven kiezen er zelfs voor om lignine rechtstreeks te verbranden om warmte en elektriciteit te verkrijgen. Hoewel dit proces economisch zinvol is, is het vanuit milieuoogpunt absoluut onwenselijk.

Onderzoeksassistent Charles Kai poseert met de nieuw geïnstalleerde CELF-reactor van 20 gallon, die zal worden gebruikt om het CELF-bioraffinagetechnologieproject te promoten.

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Californië, Riverside, heeft echter een voorverwerkingsmethode ontwikkeld die de vergelijking aanzienlijk verandert. Door tetrahydrofuran (THF) aan water toe te voegen en zuur te verdunnen tijdens de voorbehandeling van biomassa, ontdekte het team dat ze de algehele efficiëntie aanzienlijk konden verhogen terwijl ze de lignine en suikers in de biomassa gebruikten om brandstof te genereren.

Het resultaat: afvalbiomassa kan meer luchtvaartvoordelen opleveren. Het gebruik van maïsstover kan de brandstofopbrengst met 18% verhogen, en met THF-voorbehandeling neemt het benzine-equivalent per ton droge grondstof toe van 44 gallon (167 liter) naar 51,8 gallon (196 liter). Wat het taaie populierenhout met een hoog ligninegehalte betreft, is de opbrengst aan benzine-equivalent per ton droge grondstof maar liefst 287 liter (75,9 gallon), wat bijna tweemaal het benzine-equivalent is dat via traditionele processen uit maïsstengels wordt gewonnen.

Het beste van alles is dat de THF-voorbehandelingschemicaliën goedkoop zijn en bijzonder gemakkelijk verkrijgbaar zijn, omdat ze kunnen worden gemaakt uit biomassasuikers die al in SAF-fabrieken worden verwerkt.

GlobalAir noemde op het moment dat dit rapport werd geschreven de gemiddelde Amerikaanse Jet-A-prijzen van $6,45 per gallon en de gemiddelde SAF-prijzen van $9,28 per gallon. Het team van UC Riverside berekende dat het CELF-productieproces (cosolvent verbeterde lignocellulosefractionering) slechts $ 3,15 per gallon zou kunnen kosten.

Betekent dit dat 80% schone vliegtuigbrandstof de helft kost van gewone vliegtuigbrandstof? Nee; Bij de productiekosten wordt geen rekening gehouden met transport, logistiek, bedrijfskosten of winsten, en de prijzen voor fossiele brandstoffen profiteren nog steeds van enorme schaalvoordelen. In november 2021 schatte het Internationaal Energieagentschap (IEA) de productiekosten van fossiele brandstoffen op $1,14 tot $3,03 per gallon, terwijl de zeer volatiele grondstof destijds volgens IndexMundi voor $2,19 per gallon werd verkocht. Om nog maar te zwijgen van het feit dat er factoren zijn zoals verschillende biobrandstofkredieten waarmee rekening moet worden gehouden, waardoor het moeilijk is om de uiteindelijke impact op de prijs te bepalen.

Maar als het doet wat het zegt, maakt deze ontwikkeling duidelijk beter gebruik van afvalhout en zou de prijs van SAF aanzienlijk moeten dalen. Omdat de prijs een grote barrière vormt voor de adoptie van deze technologie, zou dit een enorme sprong voorwaarts zijn op het gebied van duurzaam transport.

"Ik begon dit werk meer dan tien jaar geleden omdat ik impact wilde maken", zei Charles Kai, onderzoeksmedewerker en leider van het Riverside-team, in een persbericht. "Ik wilde haalbare alternatieven voor fossiele brandstoffen vinden, en mijn collega's en ik hebben precies dat gedaan. Met behulp van CELF hebben we aangetoond dat het mogelijk is om kosteneffectieve brandstoffen uit biomassa en lignine te maken en onze koolstofemissies in de atmosfeer te helpen terugdringen. Het gebruik van lignine is de sleutel om op de meest economische en milieuvriendelijke manier uit biomassa te halen wat je nodig hebt. Het ontwerpen van een proces dat de lignine en suikers in biomassa beter kan benutten, is een van de meest opwindende technische uitdagingen op dit gebied."

Het onderzoeksartikel van het team werd gepubliceerd in het tijdschrift Energy and Environmental Science.