ASTM International reviderade nyligen ASTM D7566 Annex A5 – standardspecifikationen för flygturbinbränsle som innehåller syntetiserade kolväten – för att lägga till etanol som ett godkänt råmaterial för framställning av syntetisk paraffinfotogen (ATJ-SPK) av alkohol till jet. Revideringen av ASTM D7566 bilaga A5 banar vägen för ökad användning av hållbara flygbränslen eftersom etanolråvaror kan tillverkas från så många olika lågkostnadskällor. Bakom detta betydande framsteg ligger Department of Energys Pacific Northwest National Laboratory-teknologi – åtta år på väg – och dess industriella partner, LanzaTech.

Genom att använda sin expertis inom kemi och katalys, PNNL utvecklade en unik termokatalytisk process för att omvandla etanol till ATJ-SPK. Det första steget i processen är att omvandla etanolen till eten ("dehydrering"). Under det andra steget ("oligomerisering"), etylenmolekyler kombineras kemiskt för att bygga upp det utbud av kolvätemolekyler som behövs för flygbränsle. Dessa kolväten hydreras sedan, följt av fraktionering för att producera alkohol-till-jet syntetisk paraffinfotogen med de önskade egenskaperna. Processen kan använda etanol från vilken källa som helst, inklusive etanol producerad via LanzaTechs egenutvecklade gas-till-etanol-process.

PNNL arbetade med LanzaTech för att skala upp katalysatorn, och LanzaTech skalade upp hela processen för att producera 4, 000 liter etanol-härledd ATJ-SPK. LanzaTech sammanställde data från omfattande analys och testning av ATJ-SPK-produkten till en forskningsrapport för granskning av Federal Aviation Administration såväl som OEM-tillverkare av flygplan och motorer. Granskningen verifierade att ATJ-SPK uppfyller alla ändamålsenliga egenskaper som krävs av ASTM D4054, standardpraxis för kvalificering och godkännande av nya flygturbinbränslen och bränsletillsatser. Efter denna recension, en omröstning lämnades till ASTM-medlemskapet för att godkänna tillsatsen av etanol som råvara i ASTM D7566 bilaga A5, som passerade den 1 april i år. En andra omröstning gick också igenom, öka blandningsförhållandet för ATJ-SPK till 50 procent från 30 procent. Som ett resultat, hållbart flygbränsle framställt av etanol med en alkohol-till-jet-process kan användas av kommersiella flygbolag i upp till 50 procent blandningar med konventionellt jetbränsle.

"Kommersiella flygbolag förbrukar mycket bränsle, och det är en stor bidragsgivare till deras kostnader. Hållbart flygbränsle erbjuder flygbolagen ett annat alternativ, som har fördelar för miljön och erbjuder en skydd mot svängningar i oljepriset, sa Corinne Drennan, branschledande för bioenergiteknik på PNNL. "ASTM-kvalificering av ATJ-SPK vid ett blandningsförhållande på 50 procent är ett betydande steg framåt. I teorin, hälften av det bränsle som drivs av kommersiella flygbolag kan komma från bränsle som härrör från etanol. Vi ser fram emot att utveckla tekniken för att få ner produktionskostnaderna och ytterligare förbättra koldioxidintensiteten i hållbara flygbränslen från etanol."

"ASTM-kvalificering av jetbränsle som härrör från etanol innebär att där det finns hållbar etanol har vi potential att producera flygbränsle med låga koldioxidutsläpp", säger Jennifer Holmgren, verkställande direktör för LanzaTech. "Produktionens omfattning är det viktiga, och införandet av etanol i ASTM D7566 bilaga A5 är, därför, enormt betydelsefullt eftersom det betyder att vi kan få tillgång till stora volymer av hållbart etanolråvara globalt för att stödja flygsektorns mål för koldioxidutsläpp."

ASTM International utvecklar standarder över hela världen för en mängd olika industrier, inklusive flyg. Dess standarder används av företag och myndigheter för att säkerställa en hög grad av prestanda.

Detta arbete stöddes av Department of Energy's Bioenergy Technologies Office.