一项最近的研究解决了美国商业飞机从对化石燃料的高度依赖转向更环保的航空燃料的重大障碍。这项研究提出了一种从聚苯乙烯（这种耐用塑料通常存在于多种消费品中）生成乙苯（这种重要的添加剂可以增强可持续航空燃料的性能特性）的成本有效方法。
一项最近的研究着重于美国商业喷气机从对化石燃料的依赖转向更可持续航空燃料所面临的一个主要障碍。研究概述了一种通过利用聚苯乙烯（一种广泛存在于各种消费品中的耐用塑料）来创造乙苯的成本有效方法——乙苯是一种提高可持续航空燃料性能特性的添加剂。
研究结果发表在ACS Sustainable Chemistry and Engineering上。
根据伊利诺伊可持续技术中心的研究科学家、此次研究的负责人Hong Lu的说法，由废弃脂肪、油脂、植物材料和其他替代资源制成的燃料通常不含足够的芳香烃。这些烃很重要，因为它们为发动机部件提供润滑，并在标准操作期间扩展密封以防止泄漏。
尽管乙苯是可以从化石燃料中获得的芳香烃，但开发一种可持续的生产方法将支持航空部门向更环保的喷气燃料转型。
包括能源部、交通部和农业部在内的多家美国政府机构已经建立了一项旨在减缓以化石来源派生的航空燃料对环境影响的战略。可持续航空燃料大挑战旨在实现雄心勃勃的目标，包括到2030年每年生产30亿加仑的可持续航空燃料，并到2050年达到100%的预测航空煤油消费量，即每年350亿加仑。
目前的法规要求，任何可持续航空燃料和化石派生燃料的混合物至少要含有8.4%的芳香烃，以“确保与现有飞机及其基础设施的兼容性，”研究人员指出。虽然遵循这一标准提高了燃料混合物的安全性和效率，但根据Lu的说法，这对利用可持续燃料构成了显著的障碍，因为目前的可持续燃料中仅约0.5%是芳香烃。
“目前的标准做法是将20%到30%的可持续航空燃料与70%到80%的传统喷气燃料混合，”他解释道。这种可持续燃料的缓慢采用可以归因于多个因素，尤其是需要足够的芳香烃。其他重要考虑因素包括混合物的挥发性、酸度、湿度和冷凝点等参数。
Lu和他的团队选择制造乙苯，因为与其他高度芳香物质相比，它燃烧时产生的烟灰更少。他们选择聚苯乙烯作为起始材料，因为它的烃含量丰富，而且在废弃材料中普遍存在。
“在美国，我们每年产生约250万吨聚苯乙烯，而几乎所有的聚苯乙烯都最终进入填埋场，”Lu表示。
为了将聚苯乙烯转化为乙苯，研究团队采用了热裂解法，加热塑料将其分解成富含苯乙烯的液体。随后的氢化过程将这种液体转化为粗乙苯，而精馏则生成了90%纯度的最终产品。
根据Lu的说法，当与可持续航空燃料混合时，从聚苯乙烯生成的乙苯表现出的性能“几乎相当于来源于化石燃料的乙苯”。进一步的纯化可能增强其有效性。
“我们的初步成本分析表明，从废弃聚苯乙烯中获得的乙苯比从原油获得的乙苯更经济。此外，与从原油中提取的乙苯相比，我们的乙苯的生命周期评估显示了50%到60%的碳排放降低，”他补充道。
Lu和他的同事们希望进一步改善这种添加剂，以鼓励在航空行业中更广泛地采用可持续燃料。
这项研究得到了美国能源部的小型企业创新研究项目和能源效率与可再生能源办公室的支持。
