Een manier om vluchtschaamte te verminderen, kan liggen in een ring van vlammen. En in het gas dat wordt gegenereerd in een bijgebouw.

De hele wereld staat te popelen om een ​​milieuvriendelijkere manier van vliegen te hebben. Terwijl sommige mensen proberen vliegtuigdaken te bedekken met zonnecellen of brandstoftanks te vullen met gebruikte frituurolie, onderzoeker Nicholas Worth van NTNU bestudeert een ring van vlammen van miljoenen euro's van de EU.

Minder vervuilend

Het onderzoek van Worth kan leiden tot een lagere uitstoot van vervuilende stoffen door hedendaagse vliegtuigmotoren of tot het zuiniger maken van milieuvriendelijke brandstof.

Enkele van de meest schadelijke uitlaatgassen zijn stikstofoxiden. Dit is een geur- en kleurloos gas dat ontstaat wanneer motoren op hoge temperatuur branden. Dit soort vervuiling kan longfunctieproblemen veroorzaken bij mensen met astma. In het slechtste geval, het kan astma veroorzaken. Diesel stoot meer van dit soort vervuiling uit dan benzine. Elektrische auto's stoten niets uit. Vliegtuigen stoten veel uit.

Veel vervuiling op luchthavens

"Je vindt veel van deze dampen op luchthavens. Daarbovenop heb je de uitstoot van broeikasgassen die afkomstig zijn van de verbranding van de brandstof zelf, ', zegt Waard.

Terwijl sommige mensen geloven dat de uitstoot van broeikasgassen door vliegtuigen verantwoordelijk is voor twee procent van de wereldwijde uitstoot, anderen geloven dat het cijfer hoger is dan tien procent. Misschien kan niemand met een exact cijfer komen, maar gezien vanuit een individuele basis, vluchten zijn een bron van hoge uitstoot per persoon.

Om te begrijpen hoe een ring van vlammen kan leiden tot groener vliegtuigtransport, we moeten een kleine duik nemen in een vliegtuigmotor.

Vliegtuigen aangedreven door een vorm van paraffine

Vliegtuigen hebben een gasturbinemotor die wordt aangedreven door vliegtuigbenzine. Dit is afgeleid van aardolie en, sterk vereenvoudigd, kan worden aangeduid als lampolie, paraffine of kerosine. Het is gemakkelijk aan te steken, werkt heel goed en is niet erg milieuvriendelijk.

Dit is precies waar het werk van Worth van pas komt.

Ongeacht of een vliegtuig wordt aangedreven door lampolie, waterstof, luchtvaartbenzine of bakolie, de gassen die worden geproduceerd wanneer het op hoge temperatuur wordt verbrand, creëren energie en druk om het vliegtuig op te tillen.

In de vliegtuigmotor, de brandstof wordt verbrand in een ringvormige verbrandingskamer met daarin een aantal afzonderlijke vlammen.

Instabiele vlammen verbruiken meer benzine

De vorm van de kamer kan ervoor zorgen dat de vlammen die de brandstof verbruiken van vorm veranderen, meer flikkeren, of volledig instabiel worden. In de taal van de natuurkunde, dit wordt thermo-akoestische instabiliteit genoemd.

Vlammen die onstabiel worden, zullen meer geluid maken, en de gecreëerde geluidsgolven zullen de andere vlammen in de kamer beïnvloeden. Dit maakt het moeilijker om vliegtuigmotoren met lage emissies te ontwerpen dan hoge.

Daten, het proces van het bestuderen van een vlam is één vlam tegelijk gedaan. Daarentegen, Waardevolle studies tussen 12 en 18 vlammen in een ring, in verschillende verbrandingskamers en met verschillende soorten brandstoffen zoals methaangas, waterstof en ammoniak.

"Verbrandingskamers zijn er in allerlei maten. In helikopters, ze zijn klein, in jets zijn ze groot en in krachtcentrales enorm. Tot dusver, niemand heeft kunnen voorspellen of een kleine verandering in de kamer zal resulteren in een verandering voor de hele motor. Of hoe de vlammen in de kamer veranderen als de brandstof verandert, ' zegt Waard.

Internationale doorbraak

Worth heeft al resultaten geboekt. Zijn werk wordt beschouwd als een internationale doorbraak, en zou bepalend kunnen zijn voor de vraag of motorfabrikanten nieuwe motoren kunnen ontwikkelen met een lage uitstoot van broeikasgassen en stikstofoxiden.

"Een basiskennis hebben van de fysica van de instabiliteit die door vlammen wordt veroorzaakt, is noodzakelijk, zodat we hulpmiddelen kunnen ontwikkelen om ze te beheersen, en vermijd instabiliteit bij het ontwerpen van motoren. Luchtvaartbenzine brandt op één manier, terwijl waterstof op een heel andere manier verbrandt. Als u dit begrijpt, wordt het gemakkelijker om motoren te ontwerpen die verschillende soorten brandstof kunnen verbranden, bijvoorbeeld. Dit zal resulteren in minder vervuiling van de uitlaat, ', zegt Waard.

Yara een van 's werelds grootste fabrikanten

Waterstof is gas dat wordt gemaakt uit water, en verschillende onderzoekers beschouwen het als het beste alternatief voor milieuvriendelijke brandstof omdat het volledig zonder uitstoot van broeikasgassen kan worden geproduceerd en gebruikt. Waard, anderzijds, is van mening dat ammoniak zelfs meer potentieel heeft dan waterstof als brandstof voor gasturbinemotoren.

Ammoniak is een kleurloos gas dat de basis vormt voor de moderne kunstmestproductie. Dit is ook het gas dat ontstaat als de urine blijft staan, zoals in een buitenverblijf.

"Ammoniak is makkelijker te vervoeren, gemakkelijker op te bergen, en er is minder druk nodig om het in vloeibare vorm om te zetten dan waterstof. Ammoniak brandt ook langzamer dan waterstof, ', zegt Waard.

Het Noorse bedrijf Yara is een van 's werelds grootste producenten van ammoniak. De Noorse staat is de grootste aandeelhouder van Yara.

"Het onderzoek bij NTNU zal helpen de uitstoot van verontreinigende stoffen door vliegtuigmotoren te verminderen, en zal een grotere brandstofflexibiliteit mogelijk maken voor stationaire gasturbines die worden gebruikt voor energieopwekking, ' zei Waard.

Een groot deel van de uitstoot van broeikasgassen uit Noorwegen is afkomstig van gasgestookte elektriciteitscentrales op offshore olieplatforms. Dit aardgas is een fossiele brandstof.

"Als ammoniak of waterstof zou worden gebruikt in plaats van aardgas, dan zou dit een uitstekende manier zijn om de uitstoot van broeikasgassen in Noorwegen te verminderen, ' zei Waard.

Gebruikt nog steeds oude technologieën die vervuilen

Edgar Hertwich is professor aan NTNU en aan de Yale University in de VS. Hij zegt dat de technologieën die we nodig hebben om de uitstoot te verminderen al beschikbaar zijn. Hoe dan ook, industrieën blijven investeren in technologieën die fossiele brandstoffen verbranden.

Volgens het huidige beleid de temperatuur zal in 2100 met drie graden stijgen tot vier graden zonder enige actie, hij zei. De wereld moet de uitstoot veel sneller terugdringen en streven naar nul uitstoot in 2040 in plaats van 2060, als we de verwarming willen beperken tot 1,5 in plaats van 2 graden.

"Elektrische voertuigen zijn een succes geworden, en op sommige plaatsen is zonne-energie concurrerend in vergelijking met fossiele brandstoffen. De kostenreductie voor offshore wind buiten het VK is onverwacht snel gegaan. Ondanks dit alles, CO ₂ de uitstoot is in 2018 met twee procent gestegen. De reden is dat we doorgaan met het ontwikkelen van op fossiele brandstoffen gebaseerde energiesystemen, zoals luchthavens, snelwegen en kolencentrales, ' zei Hertwich.

"Nieuwe technologieën zullen niet helpen als we de kans niet benutten om afstand te nemen van de oude. Het is een paradox dat fossiele energie nog steeds meer subsidies ontvangt dan hernieuwbare energiebronnen."