Un nuevo estudio ha superado un desafío importante en la transición de los aviones comerciales en los EE. UU. de una dependencia total de los combustibles fósiles a combustibles de aviación más sostenibles. El estudio detalla un método rentable para producir etilbenceno (un aditivo que mejora las propiedades funcionales del combustible de aviación sostenible) a partir de poliestireno, un plástico rígido utilizado en muchos productos de consumo.
Los resultados se publican en la revista. ACS Química e Ingeniería Sostenible.
Los combustibles derivados de grasas residuales, aceites, biomasa vegetal u otras fuentes no petroleras carecen de niveles suficientes de hidrocarburos aromáticos para lubricar las piezas mecánicas y mantener los sistemas de combustible en funcionamiento, dijo Hong Lu, que apoyan e hinchan los sellos que evitan fugas durante las operaciones normales. Científicos investigadores del Centro de Tecnología Sostenible de Illinois que dirigieron la nueva investigación. ISTC es una división del Prairie Research Institute de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Aunque el etilbenceno es un hidrocarburo aromático y se puede obtener a partir de combustibles fósiles, encontrar una forma sostenible de producirlo ayudará a la industria de la aviación a hacer la transición hacia un combustible para aviones sostenible.
El Departamento de Energía de EE. UU., el Departamento de Transporte de EE. UU., el Departamento de Agricultura de EE. UU. y otras agencias gubernamentales crearon una hoja de ruta para abordar los impactos climáticos de los combustibles de aviación derivados de combustibles fósiles. El Gran Desafío de Combustibles de Aviación Sostenibles establece objetivos ambiciosos para la producción nacional de combustible de aviación sostenible de 3 mil millones de galones por año para 2030, y el 100% del combustible de aviación proyectado para 2050, o 35 mil millones de galones por año.
Los investigadores informan que los estándares actuales exigen que cualquier mezcla de combustibles de aviación sostenibles y combustibles fósiles contenga al menos un 8,4% de hidrocarburos aromáticos. Aunque la norma aumenta la seguridad y la eficiencia de la combinación general de combustibles, limita severamente el uso de combustibles sostenibles, que actualmente contienen sólo un 0,5% de hidrocarburos aromáticos, dijo Lowe.
“Actualmente, utilizan una mezcla de entre un 20% y un 30% de combustible de aviación sostenible y entre un 70% y un 80% de combustible de aviación convencional”, afirmó. Este retraso en la transición hacia combustibles sostenibles se debe a varios factores, uno de los cuales es la necesidad de una cantidad sustancial de hidrocarburos aromáticos en la mezcla. Otros factores importantes incluyen propiedades como la volatilidad, la acidez, el contenido de humedad y el punto de congelación de la mezcla.
Lu y sus colegas optaron por producir etilbenceno porque tiene una menor tendencia a formar hollín cuando se quema que otros compuestos altamente aromáticos. Y eligieron comenzar con poliestireno porque es rico en hidrocarburos y está abundantemente disponible en el flujo de desechos.
“Producimos alrededor de 2,5 millones de toneladas métricas de poliestireno cada año en Estados Unidos, y casi todo termina en vertederos”, dijo Lowe.
Para convertir poliestireno en etilbenceno, el equipo utilizó pirólisis térmica, calentando el polímero para descomponerlo en un líquido rico en estireno. Un segundo paso, la hidrogenación, lo convirtió en etilbenceno crudo y la destilación produjo un producto con una pureza del 90%.
Cuando se mezcla con combustible de aviación sostenible, el etilbenceno derivado del poliestireno tuvo un rendimiento “casi tan bueno como el etilbenceno derivado de combustibles fósiles”, dijo Lowe. Una limpieza adicional mejorará su rendimiento.
“Hicimos un análisis de costos preliminar y descubrimos que el etilbenceno producido a partir de residuos de poliestireno es más barato que el producido a partir de petróleo crudo. Y según nuestro análisis del ciclo de vida del etilbenceno, ha reducido las emisiones de carbono del petróleo crudo entre un 50 y un 60 por ciento en comparación con etilbenceno.”
Lowe y sus colegas esperan seguir desarrollando este aditivo para ayudar a aumentar el uso de combustibles sostenibles en la aviación.
El estudio contó con el apoyo de la Oficina de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas y de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU.
