Un nouveau procédé de réaction continue peut aider à transformer les déchets végétaux en carburant d'aviation durable
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Joshua Heyne, directeur du laboratoire de bioproduits, de sciences et d'ingénierie de la WSU, et l'assistant de recherche Conor Faulhaber, examinent les résultats de gonflement d'un test de compatibilité des matériaux lié aux carburants durables.
Des scientifiques de l’Université d’État de Washington ont testé avec succès une nouvelle façon de produire du carburant d’aviation durable à partir de déchets agricoles à base de lignine.
Publiées dans la revue Fuel Processing Technology , les recherches de l'équipe ont démontré un processus continu qui convertit directement les polymères de lignine, l'un des principaux composants des cellules végétales, en une forme de carburéacteur qui pourrait aider à améliorer les performances des carburants d'aviation produits de manière durable.
« Notre réalisation rapproche cette technologie d'une utilisation dans le monde réel en fournissant des données qui nous permettent de mieux évaluer sa faisabilité pour l'aviation commerciale », a déclaré le scientifique principal Bin Yang, professeur au département d'ingénierie des systèmes biologiques de la WSU.
Classe de molécules structurelles qui rendent les plantes résistantes et ligneuses, la lignine est dérivée des tiges de maïs (les tiges, les épis et les feuilles laissés après la récolte) et d’autres sous-produits agricoles.
L’équipe a mis au point un procédé appelé « dépolymérisation et hydrodésoxygénation simultanées », qui décompose le polymère de lignine et élimine en même temps l’oxygène pour créer du carburant pour avions à base de lignine. Dans leur installation de Richland, les scientifiques ont introduit du polymère de lignine dissous dans un réacteur d’hydrotraitement continu pour produire le carburant.
La consommation mondiale de carburant d'aviation a atteint un niveau record de près de 100 milliards de gallons en 2019, et la demande devrait augmenter dans les décennies à venir. Les carburants d'aviation durables dérivés de la biomasse végétale pourraient contribuer à minimiser l'empreinte carbone de l'aviation, à réduire les traînées de condensation et à atteindre les objectifs internationaux de neutralité carbone.
Travaillant à Richland, dans l'État de Washington, Daniel Santosa, doctorant à l'Université de l'État de Washington et scientifique au Pacific Northwest National Laboratory, teste un processus continu développé par la WSU qui transforme la lignine, un polymère présent dans les plantes, en carburéacteur.
Le carburant aéronautique à base de lignine pourrait rendre les carburants durables plus propres et plus facilement utilisables dans les moteurs à réaction. Grâce à leur densité, leur efficacité et leurs caractéristiques de gonflement des joints, les hydrocarbures catalysés à partir de la lignine pourraient remplacer efficacement les composés dérivés des combustibles fossiles appelés aromatiques. Associés aux traînées de condensation et aux impacts climatiques, les aromatiques restent utilisés car ils améliorent la densité du carburant et aident à gonfler les joints toriques dans les joints métal-métal.
Cette recherche a marqué le premier essai réussi de l'équipe d'un procédé continu, plus adapté à la production commerciale. Le projet a également utilisé une forme de lignine moins transformée et moins coûteuse dérivée de la tige de maïs, appelée « lignine technique », en contraste avec des recherches similaires utilisant de la bio-huile de lignine extraite.
Les résultats de l’équipe suggèrent que la lignine est une source prometteuse de cycloalcanes remplaçant les aromatiques et d’autres composés combustibles utiles.
« L’industrie aéronautique cherche à produire du carburant aéronautique 100 % renouvelable », a déclaré Josh Heyne, membre de l’équipe de recherche et codirecteur du WSU-PNNL Bioproducts Institute. « Le carburant aéronautique à base de lignine complète les technologies existantes, par exemple en augmentant la densité des mélanges de carburants. »
Offrant des émissions réduites, le carburant à base de lignine pourrait à terme rendre les carburants d'aviation durables entièrement « drop-in », ce qui signifie qu'ils peuvent être utilisés avec tous les moteurs, infrastructures et avions existants comme le carburant d'aviation existant d'origine fossile.
« Nous travaillons à la création d'une technologie efficace et commercialement pertinente pour un composant de mélange complémentaire qui peut atteindre l'objectif de 100 % de drop-in », a déclaré Heyne.
La recherche a été soutenue par le Bureau des technologies de bioénergie du ministère américain de l'Énergie, le Pacific Northwest National Laboratory, le National Renewable Energy Laboratory et Advanced Refining Technologies LLC.
L’équipe travaille maintenant à affiner son processus pour une meilleure efficacité et des coûts réduits.