Landbrugets affald skal blive til morgendagens flybrændstof

”Grundlæggende er opskriften på, hvordan de gør det, skrevet i deres DNA, så vi tager den opskrift og kopierer den ind i en venlig mikroorganisme, så den bliver i stand til at genskabe processen.”
Seniorforskeren og hans kolleger er landet på nøje udvalgte svampe, som de fodrer med fornybare, kulstofrige substrater – såsom affald fra landbruget eller acetat produceret fra vedvarende energi – som svampene så omdanner til kulbrinteringe.

Dermed har forskerne været i stand til at producere ringe, der kun består af tre kulstofatomer, og på den måde har de skabt et brændbart brændstof med en energitæthed, der overstiger nogle af de mest almindelige kommercielt tilgængelige raketbrændstoffer.

Næste udfordring: Opskalering

”Vi har bevis for, at det er muligt at skabe dette energitætte brændstof. Nu undersøger vi så, om det er muligt at opskalere produktionen og producere det til en rimelig pris,” siger Pablo Cruz-Morales.
Denne proces vil sandsynligvis tage et årti. Og selv da vil opfindelsen ikke kunne bruges i sin rene form i almindelige flymotorer, som er designet til at tage en anden type brændstof. Men det kan sandsynligvis blandes med traditionelt flybrændstof for at øge energitætheden og gøre flyrejser mere miljøvenlige i overensstemmelse med nye krav i EU (se faktaboks).

Brændstoffet ser også ud til at være et egnet alternativ til at sende raketter ud i rummet, hvilket kan vise sig at være vigtigt i forhold til omkostningerne, da rumfartsindustrien har dybe lommer. Det er i hvert fald det indtryk, repræsentanter for industrien har givet Pablo Cruz-Morales. De lader sig ikke skræmme af en højere pris for brændstof, der vejer mindre. 

”Det lader til, at et par millioner dollars i ekstra omkostninger ikke er så vigtigt, når man har projekter, der koster hundredvis af millioner af dollars - især hvis det gør det muligt at medbringe to ekstra astronauter eller satellitter per opsendelse,” forklarer han.

Geniale bakterier og smart kemi

I laboratorier andre steder på DTU arbejder en anden gruppe forskere også på at reducere luftfartens miljøpåvirkning. Her arbejder en anden Pablo - en ph.d.-studerende med det fulde navn Pablo Doménech - sammen med forskere inden for både bioteknologi og kemi. Deres mål at udvikle en tofaset tilgang til at omdanne CO₂, der opsamles fra produktionen af biogas, til jetbrændstof.

”Når brændstoffet brænder op i luften, vil det på denne måde ikke øge CO₂-udledningen, fordi CO₂'en allerede er blevet opfanget og omdannet til brændstof. Så det lukker bare kulstofkredsløbet,” forklarer han.

Den første fase er en fermenteringsproces, hvor omhyggeligt udvalgte, temperaturtolerante bakterier fodres med CO₂ og vedvarende brint, der er dannet af f.eks. vindkraft ved hjælp af elektrolyse. Det omdanner bakterierne til acetat.

Men acetat er ikke den forbindelse, som forskerne er ude efter, så den giver de til en anden type bakterier, som kan omdanne den til en række andre forbindelser – såkaldte oxygenater – der alle indeholder ilt. Disse oxygenater er almindeligt anvendte opløsningsmidler eller alkoholer som acetone og butanol. 

Den anden fase involverer kemisk katalyse (en proces, der fremmer en kemisk reaktion) som har til formål at kombinere oxygenaterne. Derved bliver der skabt længere kulbrinter med strukturer, der ligner de typer, som bliver brugt til at lave flybrændstof på grund af deres meget specifikke brændstofegenskaber.

”Men molekylerne indeholder stadig ilt, hvilket ikke er ønskeligt i brændstoffer, fordi det vil mindske energitætheden. Så I den kemiske katalyse fjerner vi ilten ved at tilføje mere vedvarende brint, som grundlæggende angriber ilten i disse molekyler og fjerner den i form af vand. Tilbage har vi så alkaner, som er lange kæder af kulbrinter, der er velegnede som flybrændstof,” siger han.

Arbejdet er meget lovende, da forskerne har været i stand til at producere alle fire typer kulbrinter (lineære og forgrenede alkaner, kulbrinteringe og aromatiske forbindelser), som er hovedingredienserne i den type jetbrændstof, luftfartsselskaber pt. bruger.

I løbet af de næste par år vil arbejdet fortsætte med fokus på at teste, hvorvidt de skabte forbindelser har den energitæthed, der er brug for i et flybrændstof, nedbringe energiforbruget i produktionsprocessen og vurdere, om processen kan opskaleres til en acceptabel pris.

I mellemtiden er Pablo Doménech begejstret for, at forskere verden over har bruger kræfter på at bekæmpe klimaforandringer fra flere forskellige vinkler.

”Vi har ikke brug for bare det ene eller det andet, men alle alternativer er velkomne, så vi kan reducere vores afhængighed af fossile brændstoffer,” understreger han.