Биотопливо снижает негативное воздействие самолётов на климат

Согласно новому исследованию замена даже 50 процентов авиационного керосина биотопливом существенно уменьшает негативное воздействие на окружающую среду.

Фото NASA/SSAI Edward Winstead.

Экспериментальный полёт.

Фото National Research Council of Canada.

По оценке коалиции авиационных экспертов, в 2015 году самолёты оставили в атмосфере около 780 миллионов тонн углекислого газа. Чтобы сократить масштабы загрязнения, авиакомпании рассматривают альтернативные маршруты подальше от густонаселённых территорий. Но основные надежды связаны с биотопливом.

Исследователи американского космического агентства НАСА выяснили, что использование биотоплива значительно сокращает ущерб окружающей среде, который наносят самолёты. Данные, собранные в ходе анализа инверсионных или конденсационных следов, показывают, что содержание частиц в выбросах двигателей в этом случае снижается на целых 70 процентов.

В качестве эксперимента американские авиакомпании United Airlines, Virgin Atlantic, а также военно-воздушные силы США использовали в своих самолётах горючее, полученное из растительного сырья. Параллельно специалисты НАСА совместно с учёными из Германии и Канады провели серию тестов для оценки выбросов.

В 2013 и 2014 году команда исследователей использовала для лётных испытаний самолёт Douglas DC-8, заправленный смесью стандартного авиационного керосина и биотоплива, полученного из масляничного растения – рыжика посевного.

Во время полёта за воздушным судном следовали два самолёта, оборудованные измерительными приборами, которые не только анализировали концентрацию углерода в выхлопных газах, но и отслеживали параметры, влияющие на формирование конденсационного следа, такие как содержание частиц сажи.

Одной из задач был сбор данных о выбросах двигателей. Для этого пилотам пришлось в полной мере продемонстрировать своё мастерство, держась всего в нескольких десятках метров позади DC-8. Второй исследовательский самолёт отставал от основной группы на 32 километра и регистрировал стабильность конденсационного следа.

Экспериментальный полёт.
Экспериментальный полёт.
Фото National Research Council of Canada.

Всем известные белые полосы позади самолётов (тот самый конденсационный след), летящих на большой высоте, возникают от контакта горячих струй из реактивных двигателей с холодным воздухом и состоят из водяного пара, кристаллов льда и, в гораздо меньшей степени, сажи. По мнению климатологов, эти следы наносят гораздо больший вред экологии, чем сами выбросы углекислого газа, потому что их особо стабильные формы могут превращаться в искусственные перистые облака, которые нарушают естественные погодные процессы.

Вот тут-то и проявляется положительный эффект биотоплива. Замеры показали, что альтернативное горючее более чем на половину сокращает выброс твёрдых частиц, которые играют важную роль в образовании кристаллов льда. В свою очередь снижение содержания льда в конденсационном следе делает его менее стабильным и предотвращает появление искусственных облаков.

"Выброс сажи является одним из основных факторов, обуславливающих свойства конденсационного следа, – говорит в пресс-релизе Брюс Андерсон (Bruce Anderson) из Исследовательского центра Лэнгли. – Сокращение числа твёрдых частиц, которое мы наблюдали во время эксперимента, должно привести к снижению концентрации кристаллов льда, что в свою очередь должно свести к минимуму воздействие авиации на окружающую среду".

Однако полностью заменить керосин биотопливом пока не получится, так как в последнем содержится много ароматических углеводородов, которые плохо совместимы с современными топливными системами.

В настоящее время НАСА разрабатывает экспериментальный самолёт, который не только будет полностью работать на биотопливе, но и разгоняться до сверхзвуковых скоростей.

Подробные результаты описанного исследования были опубликованы в журнале Nature.

Многие видят в биотопливе путь в светлое экологически чистое будущее. Учёные ищут новые способы его усовершенствования и удешевления и вместе с тем продолжают изучать воздействие на окружающую среду. Некоторые работы, кстати, показывают, что и здесь с экологической стороной не так всё гладко, как хотелось бы. Впрочем, область активно развивается и обещает, в конце концов, предложить оптимальное решение.