مرکز دانش صنعت تاسیسات

يوهان بوتا مديرعامل بخش تقاضاي توليدات در شرکت ساسول مي‌گويد: «سوخت صد در صد مصنوعي بخشي از نياز معمولي جت A1 خواهد شد که به بازار عرضه مي‌شود. هنگامي‌که اين محصول توليد شده و مورد تاييد قرار مي‌گيرد هويت خود را به عنوان سوخت مصنوعي از دست مي‌دهد و تبديل به سوخت جت ‌A1 مي‌شود. به منظور عرضه استفاده از اين سوخت هيچ تمهيدات ويژه‌اي لازم نيست». گروه بين‌المللي ASTM نيز در زمينه اعطاي تاييديه و گواهينامه به سوخت‌هاي مصنوعي فعاليت دارد. استانوستو، مدير کميته جنبي ASTM در بخش سوخت‌هاي هوايي مي‌گويد: «امروزه، تنها، سوخت‌هاي ترکيبي شرکت ساسول گواهينامه ASC و ASTM را براي استفاده در هواپيما دارا مي‌باشد اما تا پايان سال درب‌ها براي توليدکنندگان ديگر استانداردهاي جديد باز خواهد بود.»

تاييديه انگلستان
استانوستو ادامه داد: «ما بايد منتظر بمانيم تا کميته سوخت‌هاي هوايي (AFC) در انگلستان تغييرات پيشنهادي را در استاندارد دفاعي 91-91 قبل از اين‌که ASTM بتواند حرکتي کند تاييد نمايد، زيرا ASTM اين تغييرات را به اين استاندارد دفاعي ارجاع مي‌دهد.
اين در حالي است که يک کميته جنبي نيز در حال بررسي آزمايش‌هاي تدريجي نيروي هوايي ايالات متحده بر روي سوخت‌هاي مصنوعي ترکيبي 50/50 در موتورهاي هواپيما مي‌باشد. البته گواهينامه و تاييديه‌هاي وزارت دفاع امريکا براي سوخت‌هاي JP-8، JP-5 يا سوخت گازوئيلي، به بخش هواپيمايي تجاري اضافه نخواهد شد.
اصلاح استانداردهاي سوختي ASTM شامل در برگيري ابتکار سوخت‌هاي جايگزين هوانوردي غيرنظامي (CAAFI)  نيز مي‌شود که با حمايت انجمن بين‌المللي حمل و نقل هوايي (IAIA)، انجمن صنايع هوافضا، شوراي بين‌المللي فرودگاه‌هاي امريکاي شمالي و دفتر محيط زيست و فناوري سازمان هواپيمايي کشوري ايالات متحده (FAA) دنبال مي‌شود. برنامه CAAFI از اخذ گواهينامه براي سوخت مصنوعي ترکيب 50 درصدي در سال 2008 و سوخت صد در صد مصنوعي در سال 2010 خبر مي‌دهد. مارک رماميزن کارشناس مواد سوختي در CAAFI مي‌گويد: «قسنت عمده ارزيابي‌هاي فني مي‌رويد بايد جزييات صنعتي که عمدتا شامل ASTM، ويژگي‌هاي موتوري و قوانين بين‌المللي مي‌باشد را نيز روزآمد کنيد.»
در عين حال، پژوهش سوخت کم کربن که با حمايت CAAFI انجام مي‌شود نيز با اهداف بررسي تاثيرات محيطي چرخه عمر توليد و استفاده از سوخت‌هاي مصنوعي در حال پيشرفت است.
فرايند توليد سوخت‌هاي مصنوعي نسبت به توليد سوخت ذخيره‌سازي کربن مي‌تواند دي‌اکسيدکربني که از زغال سنگ و يا از تبديل گاز طبيعي توسط گياهان توليد مي‌شود را ذخيره نمايد. اين روندهاي توليد دي‌اکسيدکربن 80 سال به طول مي‌انجامد و آن را فيشرتراپش (Fischer- Tropsh) مي‌نامند. اما گاز و دود سوخت حاصل از فرايند فيشرتراپش در موتورهاي جت چندان کمتر از سوخت‌هاي نفتي امروزي، گازهاي گلخانه‌اي توليد نمي‌کند. بعضي از آزمايش‌هاي تشعشعات نشان مي‌دهد که ميزان کاهش در‌اکسيدکربن تنها 6/1 درصد مي‌باشد، اما تشعشعات اکسيدهاي نيتروژن و سولفور را به طور کامل از بين مي‌برد اما انرژي بالقوه سوخت حاصل از فرايند فيشرتراپش کمي بيشتر از سوخت‌ نفت سفيد مي‌باشدو همين امر به معناي کاهش يک درصدي سوخت لازم براي طي يک مسير خاص مي‌باشد. سوخت‌هاي مصنوعي 50 تا 80 درصدي، ذرات و دوره کمتري توليد مي‌کنند. بنابراين براي سلامتي بشر مفيد بوده و به هواپيماهاي نظامي کمک مي‌کنند تا از چنگ موشک‌هاي گرماياب فرار کنند. برعکس، مواد آلاينده در سوخت‌هاي نفتي به عنوان يک ماده آلاينده در سوخت‌هاي نفتي به عنوان يک ماده روان کننده درون موتور عمل مي‌کنند، بنابراين براي سلامتي بشر مفيد بوده و به هواپيماهاي نظامي کمک مي‌کنند تا از چنگ موشک‌هاي گرماياب فرار کنند. برعکس، مواد آلاينده در سوخت‌هاي نفتي به عنوان يک ماده روان کننده درون موتور عمل مي‌کنند به ويژه مواد اروماتيک که به حفظ آب‌بندي‌هاي الاستومر در سامانه‌هاي سوختي هواپيما کمک مي‌کنند و با از بين رفتن ترکيب 22-8 درصدي اين ترکيبات در سوخت هاي مصنوعي، اين نوع سوخت‌ها مستعد نشت مي‌شوند.
ويليام اندرسون، از مقام‌هاي رسمي نيروي هوايي ايالات متحده در اين مورد مي‌گويد: «عدم وجود مواد روان کننده در سوخت فيشرتراپش مشکل اصلي است که پيش روي استفاده از آن‌ها قرار دارد و با حل اين مشکل، هيچ مانعي بر سر راه استفاده از سوخت ترکيبي با 90 درصد سوخت مصنوعي وجود نخواهد داشت.»
سوخت صد در صد مصنوعي شرکت ساسول داراي مواد اروماتيک مي‌باشد. بوتا مي‌گويد: «ويژگي‌هاي روان کنندگي سوخت مذکور شبيه به سوخت‌هاي نفتي در هواپيماي جت مي‌باشد.»
به گفته اندرسون، نيروي هوايي ايالات متحده جلسات و نشست‌هاي زيادي با شرکت ساسول داشته است که اين شرکت مي‌توانست کمک عمده‌اي براي عملياتي سازي کامل سوخت هاي مصنوعي تا سال 2016 باشد. امريکا در هر روز 10 ميليون دلار براي تامين سوخت مصرف مي‌کند و هزينه ساليانه نيروي هوايي اين کشور براي تامين سوخت هواگردهاي خود به 600 ميليون دلار مي‌رسد.
سوخت‌هاي فيشرتراپش نخستين جايگزين براي نفت سفيد مي‌باشند و نيروي هوايي ايالات متحده به گام‌هاي خود براي اخذ گواهينامه به منظور استفاده از ترکيبات 50/50 سوخت طبيعي/ مصنوعي در هواگردهاي خود شتاب بخشيده است. در ماه اوت سال 2007 بمب‌افکن بويينگ B-52 يک سال پس از نخستين پرواز خود با سوخت ترکيبي توانست گواهينامه پرواز با اين نوع سوخت را اخذ نمايد. صدور گواهينامه هواپيماي بويينگ C-17 در ماه دسامبر 2007 توجه بخش غيرنظامي را نيز به اين نوع سوخت جلب کرد. چرا که موتور پرات اندويتني PW2000 آن براي تامين نيروي هواپيماهاي مسافري بويينگ 757 نيز به کار مي‌رود.
اندرسون مي‌گويد: «سوخت فيشرتراپش در جريان آزمايش‌ها به خوبي نفت سفيد عمل کرد و در بعضي از موارد از آن بهتر بود. ما در حال تفکر روي آلاينده‌هاي کمتر فيشرتراپش هستيم.» آزمايش‌هاي زميني موتور جنرال الکتريک F101 به پايان رسيده است و آزمايش‌هاي پروازي آن روي بمب‌افکن B-1B لنسر از ماه مارس آغاز گرديده است. به گفته اندرسون اين براي نخستين بار بود که آزمايش‌هاي زميني يک موتور پس سوزدار با استفاده از سوخت‌هاي ترکيبي مصنوعي انجام مي‌شود. آزمايش‌هاي زميني موتور CFM در تاسيسات شرکت جنرال الکتريک نزديک سين سيناتي در اوهايو در دست انجام مي‌باشد و آزمايش‌هاي پروازي آن با هواپيماي سوخترسان بويينگ KC-135R نيز به زودي انجام خواهد شد. CFM56 يکي از موتورهايي است که به طور گسترده در جهان مورد استفاده قرار مي‌گيرد و نيروي رانش هواپيماهاي بويينگ 737، خانواده ارباس A320 و همچنين A340-300 را تامين مي‌کند.
آزمايش‌هاي جنگنده
نيروي هوايي ايالات متحده در حال حاضر روي هواپيماهاي F-16, KC-135, F-22 کار مي‌کند و پيش‌بيني مي‌کند که هواپيماي KC-135 پيش از بقيه با سوخت مصنوعي پرواز کند و سپس آزمايش زميني موتور F-22 [F119] در تاسيساتشرکت پرات اندويتني در وست پالم بيچ واقع در فلوريدا آغاز خواهد شد. آزمايش زميني موتور F-16 [جنرال الکتريک F110] نيز تا پايان امسال انجام نخواهد شد. سوخت مورد نياز اين آزمايشها به وسيله بخشي از 06/1 ميليون ليتر (281000 گالن امريکا) سوخت سين غيول که وزارت دفاع امريکا از شرکت شل مالزي خريداري کرده، تامين مي‌شود. اين وزارتخانه قصد دارد در سال جاري ميلادي رقابتي به منظور تامين 500 هزار تا 750 هزار گالن از اين سوخت بر پا خواهد کرد. نيروي هوايي ايالات متحده اميدوار است تا با تکيه بر فعاليت‌هاي تجاري، زغال سنگ و گاز تا سال 2012 به سوخت مورد استفاده جت‌ها تبديل شوند.
اين نيرو در تلاش است تا عده بيشتري را به اين موضوع علاقه‌مند نمايد. اندرسون در اين مورد مي‌گويد: «آيا اين کافي است که يک سرمايه تجاري، يک سازنده يا توليد کننده به دست آوريم تا براي کارخانه 2 ميليارد دلار هزينه صرف کند؟ به راستي من نمي‌دانم. ما مصرف کننده‌اي هستيم که نياز بازار را تعيين مي‌کنيم و نياز بازار طبق بينش رييس جمهور عملي مي‌شود که از ما خواسته تا زواياي امنيتي ملي‌مان را پوشش دهيم.» نيروي هوايي امريکا ادعا مي‌کند که اين کشور به اندازه کافي ذخاير فسيلي دارد که با بهره‌برداري از 4/1 تريليون بشکه نفت خام، 900 ميليارد بشکه زغال سنگ، 7/22 ميليارد بشکه ذخاير نفتي تبديل به خاورميانه‌اي جديد شود. اما بين تکميل و به کارگيري يک شکاف عظيم وجود دارد که مي‌توان از آن به دره مرگ ياد کرد. رابرت ويليامز کارشناس ارشد تحقيقات در دانشگاه پرينستون مي‌گويد: «اگر چهار سال پيش بهاي نفت بيش از 40 تا 50 دلار به ازاي هر بشکه افزايش مي‌يافت فرايند فيشرتراپش از نظر اقتصادي امکان‌پذير بود. امروز معتقديم به ازاي هر بشکه 60 تا 70 دلار اقتصادي‌تر خواهد بود.»
جمع‌آوري دي‌اکسيدکربن
رابرت ويليامز مساله سامانه‌هاي فيشرتراپش را تحت ابتکار کاهش کربن در دانشگاه پرينستون بررسي مي‌نمايد. وي مي‌گويد يک راه هل کليدي براي تسهيلات اقتصادي و کاهش انتشار تحت روش‌هاي کربني جذب و ذخيره‌سازي گاز دي‌اکسيدکربن مي‌باشد که به اختصار به آن جمع‌آوري ذخيره‌سازي دي‌اکسيدکربن (CCS)  مي‌گويند. در اين روش مقدار زيادي از دي‌اکسيدکربن توليد شده به عنوان محصول فرعي فرايندهاي زمين‌شناسي از اعماق زمين براي ذخيره‌سازي دائمي يا به عنوان روش فشردن براي استخراج نفت خام بعد از حفاري پمپاژ مي‌شود (که آن را بازيافت توسعه بافته مي‌نامند). اگر شما فقط از زغال سنگ استفاده کنيد و از روش CCS بهره‌اي نبريد ميزاني از انتشار گازهاي گلخانه‌اي را خواهيد داشت که دو برابر نفت خاصي که براي سوخت جت‌ها از آن استفاده مي‌شود. اگر انتشارات گازهاي گلخانه‌اي را متناسب با نفت خام کاهش ندهيد پس قصد نداريد تا اولين گام را برداريد.» روش CCS در تعداد کمي از مراکز صنعتي در سراسر جهان پيگيري مي‌شود و ويليامز معتقد است امکانات فيشرتراپش براي کمک به اثبات قابل اجرا بودن CCS در کاربرد جهاني مناسب مي‌باشد. وي مي‌افزايد: «دو نيروگاه واقع در افريقاي جنوبي بزرگترين منابع دي‌اکسيدکربن خالص در جهان مي‌باشند که روزانه 150 هزار بشکه از مايعات فيشرتراپش را توليد مي‌کنند و ميزان دي‌اکسيدکربن خالصي که وارد اتمسفر مي‌شود سالانه 20 ميليون تن است.
به‌منظور اثبات امکان استفاده از CCS در سطح جهاني حداقل شش پايگاه آزمايشي مورد نياز است که هر کدام بتوانند ساليانه يک ميليون تن دي‌اکسيدکربن يا بيشتر از آن ذخيره نمايند و اگر اين امر محقق شود هزاران طرح و پروژه پيرامون جهان خواهيم داشت که هر کدام از آن‌ها ساليانه 1 تا 10 ميليون تن گاز دي‌اکسيدکربن را ذخيره خواهند کرد. راه حل کليدي ديگر براي دستيابي سوخت‌هاي فيشرتراپش مفيد و سازگار با محيط زيست ترکيب ماده خام زغال سنگ با يک توده زنده (biomass) مانند ضايعاتي که از قطع کردن درختان و فعاليت‌هاي کشاورزي به دست مي‌آيد، مي‌باشد.
ويليامز مي‌گويد: «باقيمانده‌هاي درختان قطع شده و چوب‌هاي خرد شده يکي از ارزانترين منابع توده زنده مي‌باشند البته اگر کارخانه فيشرتراپش بتواند از اين ماده خام استفاده کند.» به عقيده وي در تبديل زغال يا گاز طبيعي به حالت مايع تنها مکاني که شما مي‌توانيد تشکيل GTL را مورد بررسي قرار دهيد جايي است که از تاسيسات گازي با هزينه پاييني داشته باشد که گاز آن را نمي‌توان براي نيازهاي ديگر به درون لوله‌ها فرستاد. چنين مکاني به نام Pearl GTL در قطر وجود دارد جايي که کارخانه رويال داچ‌شل قصد دارد تا سال 2011 به ظرفيت توليد 140 هزار بشکه از محصولات GTL در روز برسد.
شرکت ساسول نيز ذخاير گازي کشور قطر را مورد بهره‌برداري قرار داده است که در حال افزايش محصول خود در کارخانه اوريکس GTL مي‌باشد تا در سال 2008 توليد را به 34 هزار بشکه در روز افزايش دهد.
آينده سوخت‌هاي جايگزين
با توجه به روند رو به افزايش بهاي جهاني نفت و سوخت‌هاي فسيلي و نزديک شدن موعد اتمام اين سوخت‌ها در کره زمين، يافتن جايگزيني براي اين سوخت‌ها به يکي از دغدغه‌هاي اصلي بشر تبديل شده است. با توجه به اين روند، به نظر مي‌رسد برنامه سوخت‌هاي جايگزين در طول دهه آينده به يکي از اولويت‌هاي اصلي شرکت‌هاي فعال در زمينه هوانوردي (چه نظامي و چه غيرنظامي) تبديل شود و قطعا شاهد بروز تحولاتي عظيم در عرصه نوع سوخت‌هاي و ويژگي‌هاي آن‌ها به ويژه از نظر سازگاري با محيط زيست خواهيم بود. ضمن اين‌که در مراحل بعدي تغيير موتورهاي کنوني براي استفاده از اين نوع سوخت‌ها و سپس طراحي و تکميل موتورهاي جديد ويژه استفاده از انواع جديد سوخت در دستور کار قرار خواهد گرفت.

زهرا سليماني

برگرفته از: ماهنامه صنايع هوايي- شماره 210- صفحات 11-13