Norska flygchefer gillar att skämta med varandra att när Gud skapade luftfart, han tänkte på Norge.

Landets långa kust och bergiga inre gör konventionella vägresor utmanande. Till och med resa relativt korta sträckor i Norges befolkade söder, säg från Bergen till Trondheim, två stora kuststäder 700 km från varandra, tar upp till 12 timmar med bil - men bara en timme med flyg.

Av alla dessa skäl och mer, den norska regeringen har satt upp ett mål att 30 procent av allt flygbränsle som används i Norge år 2030 ska vara hållbart producerade biobränslen. För att starta den här övergången, regeringen meddelade i oktober att flygbolag som är verksamma i norskt luftrum kommer att behöva använda 0,5 procent biodrivmedel i sitt flygbränsle till 2020.

Två forskare vid Norwegian University of Science and Technology (NTNU) Industrial Ecology Program beslutade att titta på hur produktion av biodrivmedel för flyg i Norge skulle påverka klimatet och andra miljöaspekter som identifierats av FN:s mål för hållbar utveckling, eller SDG. Dessa mål har utvecklats för att vägleda världens övergång till ett mer hållbart samhälle.

De fann att produktion av jetbränslen från skogsrester skulle vara bra för klimatet men kan sätta press på vissa SDG, som Zero Hunger, Rent vatten och sanitet och ansvarsfull konsumtion och produktion.

De goda nyheterna, säger forskarna, är att vetskapen nu gör det möjligt för beslutsfattare och ingenjörer att göra tekniska förbättringar och leveranskedjeförbättringar för att minska negativa biverkningar. Denna kunskap är särskilt viktig eftersom industrin går upp för att göra biobränslen.

"Alternativen för luftfart är mycket begränsade, "säger Francesco Cherubini, seniorförfattaren till tidningen och professor i Industrial Ecology Program. "Om vi ​​vill avkarbonisera luftfarten, vi måste använda biobränslen. Det finns mycket potential här. "

Artikeln som beskriver deras forskning, "Bidrag av flygbränsle från skogsrester till flera hållbara utvecklingsmål, "publiceras i Naturens hållbarhet .

Två tekniker och norska skogsbruksrester

För det första, forskarna valde två olika tekniker som anses vara marknadsklara.

Den första var en alkohol-till-jet-bränsleteknik, som använder en biokemisk process för att förvandla avfall till etanol, som sedan omvandlas till jetbränsle. Den andra bygger på en process som kallas Fischer-Tropsch-syntes, som använder höga temperaturer för att producera ett slags syntetisk gas som sedan omvandlas till ett flytande bio jetbränsle.

De räknade sedan ut hur mycket avfall som kan finnas tillgängligt från norsk skogshantering, som för närvarande faktiskt inte använder skogsrester till någonting. Baserat på skogsbruksmetoder i andra nordiska länder, forskarna bestämde att så mycket som 34 procent av de totala skogsresterna i Norge skulle kunna användas för att producera bio jetbränslen.

De skapade sedan en modell som tittade på vad som skulle hända om Norge började använda skogsrester för flygbränsleproduktion, med alla tillhörande direkta och indirekta utsläpp till luft, vatten och jord. De goda nyheterna, de hittade, är att Norge potentiellt kan producera 20 procent av landets beräknade flygbränsleanvändning år 2030 från skogsrester, vilket är på god väg mot landets politiska mål på 30 procent.

Men forskarna ville också leta efter potentiella problem, för. Så de körde sin modell och krossade sina nummer.

Kortsiktiga kontra långsiktiga klimatfördelar

Flygresor avger två olika typer av föroreningar som skadar klimatet. De mest kända är CO ₂ utsläpp som uppstår vid förbränning av jetbränsle.

Dock, när en jet strömmar genom himlen, planet lämnar också ett långt kondensspår, en kontrast, som har en kortsiktig effekt på planetens temperaturer. Brinnande jetbränsle skapar också aerosoler och svart kol, som också har en kortsiktig effekt på klimatet.

Forskarna bestämde sig för att titta på hur förbränning av biobränslen tillverkade med hjälp av de två olika processerna skulle påverka dessa typer av utsläpp, kallade Near Term Climate Forcers, eller NTCF, eftersom de kan påverka klimatet på kort sikt men inte har ett långvarigt inflytande på de globala temperaturerna.

Vad de fann var att båda typerna av bio jetbränslen hade relativt lägre klimatpåverkan än konventionella fossila bränslen från ett kort (20 år) till ett långt (100 år) perspektiv. Men fördelarna med bio jetbränslen var inte lika starka på kort sikt på grund av NTCF:erna.

Contrails var den största bidragsgivaren för att minska de kortsiktiga fördelarna med biobränslen, fann forskarna. Dock, klimatfördelarna är viktiga i samband med det långsiktiga temperaturstabiliseringsmål som man enades om inom ramen för Parisavtalen. I genomsnitt, 20 procent användning av biodrivmedel i den norska luftfartssektorn år 2030 kan minska klimatpåverkan med cirka 17 procent.

Länka analysen till hållbara utvecklingsmål

Nästa, forskarna tittade på hur de olika biobränsleteknologierna påverkar FN:s hållbarhetsmål. Cherubini sa att detta var en viktig del av deras analys eftersom en specifik teknik kan se bra ut när det gäller dess klimatfördelar, men det kan ha andra negativa effekter.

Om dessa negativa effekter inte är kända, då kan regeringar eller industrier välja att investera i en teknik för att gynna klimatet, bara för att i ett senare skede upptäcka att tekniken har oavsiktliga negativa biverkningar på andra miljöområden. "Hållbarhetsforskning spelar en nyckelroll i framgången för vår energiomställning, särskilt när den tillämpas på ny teknik innan de genomförs i stor skala, Sa Cherubini.

Av den anledningen, han och hans kollega och första författare Otavio Cavalett bestämde sig för att titta på hur nio av FN:s SDG som relaterar till miljön skulle påverkas av produktion av biobränslen.

Dessa var:Noll hunger, God hälsa och välbefinnande, Rent vatten och sanitet, Prisvärd och ren energi, Hållbara städer och gemenskaper, Ansvarig konsumtion och produktion, Livet under vattnet och livet på land.

"Detta är en av de första artiklarna som ger en översikt över vad som kommer att hända med målen för hållbar utveckling, "om en specifik klimatvänlig teknik används, Sa Cavalett.

Bättre än fossila bränslen på vissa sätt men utrymme för förbättringar

När forskarna tittade på hur förnybara jetbränslen jämfört med befintliga fossila jetbränslen, de fann tydliga fördelar med de förnybara energikällorna när det gällde klimatpåverkan, självklart. Men det fanns också fördelar för två SDG, Prisvärd och ren energi, och Ansvarig konsumtion och produktion.

Dock, en av de förnybara teknikerna de tittade på hade större effekter än fossilbaserade bränslen för vissa SDG. Som ett exempel, Cavalett sa att skörd av skogsrester kräver dieselbränsle för att driva lastbilarna och maskinerna som ska plocka upp och transportera kvistarna, bark, trädtoppar och andra rester som skulle omvandlas till biobränsle. Men bränning av diesel kan orsaka låg nivå av ozon och partiklar, som påverkar målen för god hälsa och välbefinnande.

De fann också att de olika miljöpåverkan läggs till längs energi- och materialförsörjningskedjorna som behövs för att producera biobränslen.

Det betyder att om producenter använder renare råvaror eller renare energiformer för att producera bio jetbränslen, effekterna kommer att minska i enlighet därmed, sa forskarna.

De fann att Fischer-Tropsch-syntesprocessen hade lägre initiala effekter än alkohol-till-jet-bränsletekniken, men att effekterna av alkohol-till-jet-bränsletekniken gynnades av att förbättra processens effektivitet.

Bio jetbränsle teknik behöver hjälp, incitament att flyga

Cherubini sa att även om flygresor bidrar till klimatförändringar, det har också värde för samhället.

"Att få människor i kontakt har värde, "sa han." Det faktum att människor (i Europa) kan gå ombord på ett plan och åka till USA på 6 timmar har värde för samhället. "

Av den anledningen, han sa, beslutsfattare bör överväga att hitta sätt att hjälpa dessa nya tekniker för biodrivmedel att komma av marken, så att säga.

Han påpekade att mänskligheten har pysslat med teknik för fossila bränslen i ett sekel nu, medan förnybar bio jetbränsle teknik fortfarande är i sin linda.

"Hållbarhetsforskningens roll är mycket viktig för att identifiera de tekniska förbättringar som behövs för att uppnå fördelar i de olika målen och för att göra en hållbar övergång till ett grönare samhälle, "sa han." Tekniken kan förbättras ganska mycket om vi har detta i åtanke. "