211service.com
Door kolen aangedreven jets
Onderzoekers hebben een turboshaft-straalmotor aangedreven, het type dat wordt gebruikt om helikopterrotors aan te drijven, met een op steenkool gebaseerde brandstof die uiteindelijk militaire en commerciële vliegtuigbrandstoffen zou kunnen vervangen, zegt Harold Schobert , directeur van het Energy Institute aan de Pennsylvania State University. De succesvolle ontwikkeling van de op kolen gebaseerde brandstof, die deze week werd beschreven tijdens de American Chemical Society-bijeenkomst in Atlanta, zou ook kunnen worden gebruikt in dieselmotoren en brandstofcellen, zegt Schobert.
Door kolen aangedreven vliegtuigen zijn niet nieuw - Duitsland gebruikte brandstoffen uit steenkool om vliegtuigen aan te drijven in de Tweede Wereldoorlog. Maar de hoge kosten van het bouwen van productie-installaties om steenkool in vloeibare brandstof te veranderen, hebben het wijdverbreide gebruik van de technologie verhinderd. Nu hebben Schobert en collega's een manier ontwikkeld om vliegtuigbrandstof te maken die maar liefst 75 procent steenkoolproducten bevat met behulp van bestaande olieraffinaderijen, waardoor de noodzaak wordt geëlimineerd om dure nieuwe fabrieken te bouwen - en mogelijk van steenkool afgeleide brandstof een economisch levensvatbaar alternatief voor olie te maken.
In de huidige formulering zou dit de helft van de aardolie verdringen, wat heel dicht in de buurt komt van de fractie aardolie die we importeren. We hebben zelfs op kleinere schaal 75 procent vervanging getest, met succes, zegt Schobert.
Steenkool, de goedkoopste van fossiele brandstoffen, die ook de meest stabiele prijzen heeft, is overvloedig aanwezig in de Verenigde Staten. John Grasser, een woordvoerder van het Amerikaanse ministerie van Energie, citeert schattingen dat de hoeveelheid winbare steenkool in het land voldoende is voor 250-300 jaar. Je hoort veel over hernieuwbare energiebronnen, en hernieuwbare energie speelt zeker een rol om ons zelfvoorzienend te maken, zegt Grasser. Maar ze zullen geen invloed hebben op de aardolie die binnenkomt. Je zult iets als steenkool moeten nemen, dat we hier in enorme hoeveelheden hebben, en het in een aardoliecomponent moeten veranderen.
Naast het verminderen van de afhankelijkheid van olie, kan de nieuwe brandstof in feite ook voordelen hebben voor geavanceerde vliegtuigen. De krachtige militaire vliegtuigen van tegenwoordig genereren veel warmte, wat de hydrauliek en elektronica kan beschadigen, zegt Schobert. Als gevolg hiervan ontwerpen ingenieurs deze vliegtuigen om de brandstof aan boord als koellichaam te gebruiken. Omdat brandstoffen echter warmte absorberen, kunnen ze beginnen af te breken, wat kan leiden tot koolstofafzettingen die brandstofleidingen en sproeiers verstoppen. Toekomstige geavanceerde vliegtuigen zouden nog meer warmte kunnen genereren - te veel voor de brandstoffen van vandaag. Schobert en collega's testten methodisch ongeveer 50 verbindingen om thermisch stabiele verbindingen te ontdekken - en de beste, zo ontdekten ze, konden gemakkelijk van steenkool worden gemaakt. Hun brandstof kan temperaturen aan van rond de 600 graden Fahrenheit (315 graden Celsius), hoger dan de huidige brandstoffen.
Schobert en zijn collega's maken de brandstof met geraffineerde steenkoololie, een bijproduct van de productie van cokes; het bijproduct wordt in een olieraffinaderij gemengd met een product van ruwe olie dat lichte cyclusolie wordt genoemd. Deze mix wordt vervolgens gehydrogeneerd met behulp van apparatuur die al bestaat in raffinaderijen, en vervolgens wordt het gedistilleerd tot verschillende producten - meestal dieselbrandstof en vliegtuigbrandstof (ongeveer 40 procent van elk), evenals wat benzine en stookolie.
Andere potentiële voordelen van de op steenkool gebaseerde brandstof: het kan de drie of vier verschillende vliegtuigbrandstoffen vervangen die door het leger worden gebruikt voor vliegtuigen en raketten, en dezelfde brandstof kan worden gebruikt in dieselmotoren als die motoren enigszins worden aangepast. De brandstof kan ook zonder aanpassingen worden gebruikt in stationaire brandstofcellen op hoge temperatuur voor het opwekken van elektriciteit, zegt Schobert.
Maar er zijn nog belangrijke hindernissen voordat de brandstof wijdverbreid kan worden gebruikt. Tot nu toe is er slechts 500 gallons van geproduceerd, veel te weinig om de productiekosten te beoordelen, zegt Schobert. Toch vermoedt hij dat de op kolen gebaseerde brandstof zou kunnen concurreren met andere brandstoffen.
Een kostengerelateerd probleem is echter dat het aanbod van geraffineerde steenkoololie die in het huidige proces wordt gebruikt, beperkt is, en dat de prijzen ervan waarschijnlijk sterk zouden stijgen bij een grotere vraag. Eerlijk gezegd zouden we waarschijnlijk de hele markt voor bijproducten opslokken, en de mensen die die chemicaliën bij bijproducten verkopen, zijn geen dopes, zegt Schobert; ze weten wat ze onder die omstandigheden met de prijs kunnen doen. Schobert werkt nu aan andere methoden om de brandstof te produceren met behulp van olieraffinaderijproducten.
Voordat de rendabiliteit van het proces kan worden geëvalueerd, moet de brandstof aanzienlijk worden geproduceerd - waarschijnlijk rond de 50.000 vaten, schat Schobert, wat tientallen miljoenen dollars zou kunnen kosten. Hij hoopt geld in te zamelen voor de proefvaart bij het bedrijfsleven. Daartoe organiseert hij dit voorjaar een top om partijen als motorfabrikanten en oliemaatschappijen bij elkaar te brengen. Schobert hoopt ook dat luchtvaartmaatschappijen geïnteresseerd zullen zijn: ze hebben niet de superieure thermische stabiliteit nodig die deze brandstof heeft, maar wat ze wel nodig hebben, is een betrouwbare brandstofbron met een redelijk stabiel prijsniveau.
Als het geld voor zo'n run bij elkaar komt, blijft er nog een belangrijke stap over. Terwijl ze de brandstof in een stationaire straalmotor hebben getest, moet uiteindelijk iemand dit in een vliegtuig stoppen en ermee vliegen, zegt Schobert.