تبدیل زبالههای پلاستیکی به سوخت پایدار هواپیما
در آوریل ۲۰۲۶، شرکت فناوریهای سیاره پاک (CPTech)، مستقر در بریتانیا، یک مرکز آزمایشی در ساندویچ، کنت افتتاح کرد. این شرکت این سایت را به عنوان اولین کارخانه در سطح جهان که به تبدیل پلاستیکهای ضایعاتی غیرقابل بازیافت به سوخت پایدار هوانوردی (SAF) اختصاص داده شده است، توصیف میکند؛ موقعیتی که هنوز به طور مستقل حسابرسی نشده است. این طرح آزمایشی که "مرکز نوآوری پایداری" نام دارد، به بررسی دو مشکلی میپردازد که زیرساختهای متعارف با آن دست و پنجه نرم میکنند: سهم ضایعات پلاستیکی مخلوط که بازیافت مکانیکی نمیتواند ازنظر اقتصادی آنها را پردازش کند و وابستگی مداوم هوانوردی به نفت سفید فسیلی.
طبق گزارش انجمن بینالمللی حمل و نقل هوایی (IATA)، تولید جهانی سوختهای فسیلی در سال 2024 به حدود 1 میلیون تن رسید که معادل حدود 0.3 درصد از کل تقاضای سوخت جت و بسیار پایینتر از سطح مورد نیاز برای دستیابی به اهداف میانمدت بخشها است. این پایلوت در پارک دیسکاوری در ساندویچ، کنت واقع شده است. راکتور پیرولیز نسل اول میتواند روزانه یک تن پلاستیک ورودی را با ظرفیت طراحی تا 200 تن در سال فرآوری کند. قرار است یک واحد کوچکتر نسل دوم، با ظرفیت 10 کیلوگرم در هر بچ، در آگوست 2026 راهاندازی شود و همچنین از تحقیقات تبدیل پلاستیک به هیدروژن و تبدیل پلاستیک به مونومر پشتیبانی خواهد کرد. مرکز کنت تحت نظارت UK SAF Clearing House فعالیت میکند، که یک طرح ابتکاری از وزارت حمل و نقل بریتانیا است و راهنمایی فنی، دسترسی به مراکز آزمایش شناخته شده و پشتیبانی ازطریق فرآیند صلاحیت انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) که برای هر سوخت جدید هوانوردی مورد نیاز است را ارائه میدهد.
این فرایند، پیرولیز حرارتی را با ارتقاء کاتالیزوری پایین دستی ترکیب میکند. پلاستیک مخلوط خرد شده در یک راکتور فاقد اکسیژن حرارت داده شده و زنجیرههای پلیمری را به یک نفت خام مصنوعی که معمولا به عنوان روغن پیرولیز پلاستیک (PPO) شناخته میشود، میشکند. سپس یک مرحله کاتالیزوری جداگانه، که شرکت آن را با نام هیدروفرآوری SAF به بازار عرضه میکند، با کمک فرایندهای هیدروکراکینگ، هیدروایزومریزاسیون و کلرزدایی آن روغن را به هیدروکربن تبدیل میکند. باتوجه به یک بررسی انجام شده در "تبدیل و مدیریت انرژی"، PPO خام از نظر شیمیایی ناهمگن است و معمولا غلظت بالایی از الفینها، اکسیژندارها، نیتروژن، گوگرد، هالوژنها و فلزات را حمل میکند که خارج از مشخصات ASTM D7566 قرار گرفته و میتوانند باعث خوردگی تجهیزات پایین دستی یا مسمومیت کاتالیزورها شوند. بنابراین، ارتقای کاتالیزوری یک ضرورت فنی است، نه یک روند اختیاری. محققان در این بررسی به این نتیجه رسیدند که پیرولیز کاتالیزوری ضایعات پلاستیکی ازنظر فنی برای هیدروکربنهای مورد استفاده در هوانوردی امکان پذیر است، درحالی که تنوع مواد اولیه، گزینش پذیری کاتالیزور و مدیریت ناخالصی به عنوان محدودیتهای اصلی برای افزایش مقیاس شناسایی به شمار میروند.
به گفته شرکت CPTech، محصول فرآوری شده با هیدروژن آن، سوختی با گوگرد کم است که میزان انتشار گازهای گلخانهای در چرخه عمر آن تقریبا 70 درصد کمتر از سوخت جت معمولی است. این رقم توسط شرکت گزارش شده و هنوز در یک ارزیابی چرخه عمر مستقل منتشر نشده است. دارایی ثبت اختراع شرکت که اکنون بریتانیا، ایالات متحده و عربستان سعودی را پوشش میدهد، بهطور خاص بر روش ارتقاء روغنهای پیرولیز گرید پایین و متغیر به سوختهای گرید بالا تمرکز دارد.
امروزه مواد اولیه SAF، استرها و اسیدهای چرب فرآوری شده با آب (HEFA) است که روغنهای پخت و پز استفاده شده، چربیهای حیوانی و سایر لیپیدهای زائد را به سوخت جت تبدیل میکند. یک بررسی در سال ۲۰۲۵ در مجله "انرژیها"، مسیرهای پیرولیز به جت را به عنوان مکمل مسیرهای زیستی و نه جایگزین آنها معرفی میکند، درحالی که ازنظر شیمیایی تجاری سازی نشده است. در مقایسه با سایر مسیرهای مشتق شده از زباله مانند گازی سازی همراه با سنتز فیشر-تروپش، پیرولیز دمای پایینتری دارد و مدولارتر است اما معمولا برای برآورده کردن مشخصات سوخت جت، به تمیزکاری گستردهتری در پایین دست نیاز دارد.
چالشها و محدودیتها
چندین مسئله، طرح آزمایشی کنت را از یک عملیات در مقیاس تجاری متمایز میکند. اولین مورد، ناهمگنی خوراک است: کلر، گوگرد و آلایندههای فلزی در جریانهای مخلوط پلاستیک بسیار متفاوت هستند که میتوانند عمر کاتالیزور را کاهش داده و کیفیت محصول را به خطر بیندازند. مورد دوم، تقاضای هیدروژن است. هیدروفرآوری به شدت به هیدروژن وابسته است و مزیت اقلیمی سوخت نهایی به شدت به این بستگی دارد که آیا هیدروژن ازطریق الکترولیز با استفاده از برق کم کربن، از گاز طبیعی با جذب کربن یا از منابع فسیلی بدون تغییر تولید میشود. مطالعات فنی-اقتصادی نشان میدهد که سوخت جت مشتق شده از پیرولیز، در واقع میتواند ازنظر هزینه با HEFA رقابت کند اما حاشیه سود به قیمت هیدروژن، هزینههای تهیه خوراک و میزان استفاده از کارخانه حساس است.
صدور گواهینامه مانع دیگری است. سوخت جت مشتق شده از پیرولیز هنوز تحت پوشش ضمیمه تایید شده ASTM D7566، استاندارد حاکم بر سوخت ترکیبی SAF، قرار نگرفته است. پیشرفت CPTech ازطریق UK SAF Clearing House به تولید دادههای موتور و احتراق مورد نیاز برای گنجاندن در این استاندارد کمک خواهد کرد، اما جدول زمانی نامشخصی دارد. تا زمان صدور گواهینامه، این سوخت نمیتواند با سوخت جت A-1 معمولی برای پروازهای تجاری مخلوط شود. این شرکت تاریخی ازین جهت که اولین کارخانه تجاری خود اعلام نکرده است، به نظر میرسد سایت کنت یک دارایی نمایشی و واجد شرایط است تا یک پالایشگاه درآمدزا.
سیاست پسماند بریتانیا همچنین به سمت کاهش دفن زباله و سوزاندن پلاستیکهای مخلوط درحال حرکت است و به طور غیرمستقیم زمینه را برای ظهور فناوریهای تبدیل زباله فراهم میکند، اگرچه هیچ دستورالعمل ملی وجود ندارد که به طور خاص پروژههای تبدیل پلاستیک به سوخت را مورد توجه قرار دهد. طرح آزمایشی کنت یکی از اولین نمونههای عملیاتی مسیر تبدیل پلاستیک به SAF است، اما اهمیت صنعتی آن، همانطور که گفته شد، به سه عامل بستگی دارد که هنوز حل نشدهاند: گواهینامه ASTM، تأیید چرخه عمر مستقل و افزایش حجم تولید از یک تن در روز فعلی به حجم تجاری دهها هزار تن در سال. اگر این موارد قابل حل باشند، P2SAF میتواند به یک مسیر مکمل برای تامین خوراک در زنجیره تامینی تبدیل شود که درحال حاضر به شدت به HEFA متکی است. بالعکس، اگر این موارد قابل حل نباشند، این پروژه بیشتر به عنوان یک مرکز ارزیابی کیفی عمل خواهد کرد تا گامی به سوی تولید تجاری. در کوتاه مدت، ارزش سایت ساندویچ ازنظر روش شناسی است: این سایت دادهها، نمونههای سوخت و تجربه فرآیندی مورد نیاز برای آزمایش اینکه آیا میتوان ضایعات پلاستیکی مخلوط را در مقیاس معنادار به سوخت هوایی مجاز تبدیل کرد یا خیر، فراهم میکند.
