能源部正在重新審視一個困擾專家十多年的難題：開發低成本的航空燃料替代品。
這項探索始於 2010 年左右，最初是由於國防部擔心美國對進口石油的依賴。最近，航空公司也提出了這個問題。他們正面臨著對噴氣式客機二氧化碳排放的潛在限制，並且在短期內缺乏電力驅動的重型飛機替代品。
尋找替代航空燃料的原料，其中一個更令人望而卻步的方面是，原料必須充足。航空業每年使用多達 17 億桶航空燃料。任何化石燃料的替代品都必須便宜。燃料是航空業最大的運營成本。
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美國能源部國家可再生能源實驗室 (NREL) 的研究人員正在重新審視一系列有前景的、新的且豐富的原料：動物糞便、食物垃圾和含有人類糞便的城市汙水汙泥。
“每個人都開始看到利用這些我們通常送往垃圾填埋場或廢水處理設施的有機材料的潛力，”NREL 的高階研究工程師德里克·瓦登說道，他正與其他能源部實驗室和外部公司一起致力於解決這個問題。
他們的總體目標是縮短垃圾填埋場或奶牛胃中分解生物質的正常衰變過程。這個過程通常會產生甲烷——天然氣的主要成分，也是導致全球變暖的重要因素。
一些研究人員將嘗試使用催化劑來化學改變生物過程，使其最終產物不是甲烷，而是更強勁的液體燃料，並且燃燒時產生的二氧化碳排放量僅為航空燃料的 50% 左右。
糞便和食物垃圾中含有羧酸，這是一系列脂肪酸，可以透過催化過程改變其鏈狀結構，使其連線在一起。瓦登解釋說，結果是一種液體燃料，其能量是甲烷的七倍之多。這是使重型客機起飛所需要的。
“我們一直致力於開發與工業相關的技術，我們的行業顧問是這個專案的核心和靈魂，”瓦登在一次採訪中說。他指出，西南航空公司和波音公司也參與其中。
研究將從使用食物垃圾的實驗開始，並逐步擴大到可以生產至少一千加侖燃料的初始設施。下一步將是評估其作為試飛動力來源的可靠性。
瓦登承認這將“需要更多嚴格的措施來擴大該過程”，但他表示，“其中一些進展將要發生，因為飛行需要高能量密度的力量，而航空旅行是我們社會不可或缺的一部分。”
這個想法是，人類糞便和食物垃圾可能是這項研究的關鍵成分，多年來，這項研究的重點一直是利用酒精、糖、棕櫚種子、大豆、玉米、木片和煤炭製造航空燃料。
這對某些人來說似乎令人震驚，但其他研究人員也感受到了與汙水處理廠結盟，開發豐富且低碳資源的潛力。
其中一位是 Jianping Yu，他是 NREL 另一個專案的首席研究員，該專案正在探索如何從傳統的汙水處理過程中去除磷和氮，這兩種主要的、麻煩的水汙染物。
他的想法是將汙染物餵給汙水處理廠的藻類，然後將藻類作為可以製成商業肥料的產品出售。Yu 解釋說，藻類也可以製成可用於製造各種材料（包括鞋子和揹包）的聚合物。
他對藻類產生好奇的原因是，某些菌株消耗的磷比其他菌株多得多。它們將其儲存在體內以備後用。他稱之為“奢侈吸收”，因為它們不需要它也能生存。
然後他了解到一家名為 Gross-Wen Technologies Inc. 的公司。該公司由兩名愛荷華州立大學的教授創立，他們開發了一種更便宜的利用藻類從廢水中回收氮和磷的方法，並獲得了專利。
Yu 的想法是收集和開發藻類中的超級捕食者菌株，以便它們可以從處理過的廢水中去除多達 50% 的汙染物。
他指出，種植更強大的藻類也將是植物從空氣中去除更多二氧化碳的一種方式。它們需要的另一種成分是陽光，陽光也是免費的。
結果是，它可以減少執行汙水處理廠所需的能量。“這就是目標。我們主要動機是未來的環境要求，”Yu 說。
不用說，這個目標對 NREL 在該專案中的一些合作伙伴非常有吸引力，其中包括大芝加哥都市區水務回收區，該區負責伊利諾伊州庫克縣的廢水和雨水管理。
該地區的專員黛布拉·肖驚呼道：“這有多麼令人興奮都不過分。”該地區正在調整其系統以包括增強的藻類生產過程。
經 E&E 新聞許可轉載自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net上每日提供重要的能源和環境新聞報道。