廢棄保麗龍變身永續航太燃料，綠色飛行新曙光

研究人員研發出一項突破性方法，能將廢棄的保麗龍轉化為乙苯。乙苯可是永續航太燃料中至關重要的新增劑。保麗龍在1839年由德國柏林的藥劑師愛德華·西蒙意外發現，是全球使用最廣泛的塑膠之一，常用於製造瓶子、容器、包裝材料、免洗餐具、填充顆粒等等，有固態和發泡（像是保利綸就是一種閉孔擠出式保麗龍發泡材料的品牌名稱）兩種形式。

此項創新成果，有望大幅降低航太產業的碳足跡，減少對化石燃料的依賴，為航空旅行帶來更潔淨、環保的未來，還能節省可觀成本，降低50%到60%的碳排放。

一項新研究解決了美國商用飛機從嚴重依賴化石燃料轉向使用永續航太燃料的一大障礙。研究人員研發出一種經濟實惠的方法，利用常見於消費性產品中的耐用塑膠保麗龍，製造能提升永續航太燃料效能的新增劑——乙苯。此研究成果近期發表於《美國化學會可持續化學與工程》期刊。

伊利諾伊州永續技術中心的研究科學家盧宏解釋，由非石油來源，如廢棄油脂、植物生物質等製成的燃料，往往缺乏足夠的芳香烴。在正常運作中，這些化合物能潤滑機械部件、使密封件膨脹以防洩漏，對維持燃料系統效能至關重要。伊利諾伊州永續技術中心是伊利諾伊大學香檳分校草原研究所的一部分。

乙苯雖屬於芳香烴，可從化石燃料中提取，但找到可持續的生產方式，將有助航太產業轉用永續航空燃料。

美國能源部、交通部、農業部等政府機構制定了路線圖，以應對化石燃料衍生的航空燃料對氣候造成的影響。「永續航太燃料重大挑戰」設定了宏偉目標，要在2030年將美國國內永續航太燃料的產量提高到每年30億加侖，到2050年達到預計航空噴氣燃料使用量的100%，即每年350億加侖。

研究人員稱，現行標準要求任何永續航太燃料與化石燃料的混合燃料中，芳香烴含量至少達到8.4%，以確保與現有飛機及相關基礎設施相容。盧宏表示，此規定雖提高了整體燃料混合物的安全性和效能，但嚴重限制了永續燃料的使用，目前永續燃料中的芳香烴含量僅約0.5%。

他指出，目前飛機使用的是20%至30%的永續航太燃料與70%至80%的傳統噴氣燃料的混合燃料。向永續燃料轉換緩慢有幾個因素，其中之一就是混合燃料中需要足夠的芳香烴。其他重要因素還包括混合燃料的揮發性、酸度、水分含量和凝固點等特性。

盧宏及其同事選擇研發乙苯，是因其燃燒時比其他高芳香化合物更不易產生煤煙。他們選擇從保麗龍入手，是因其富含烴類，且在廢棄物中大量存在。盧宏說：「美國每年生產約250萬公噸保麗龍，幾乎全部被填埋處理。」

為了將保麗龍轉化為乙苯，研究團隊使用了熱裂解技術，加熱使其分解成富含苯乙烯的液體。第二步是氫化，將其轉化為粗乙苯，再經過蒸餾得到純度達90%的產品。

盧宏表示，由保麗龍衍生的乙苯與永續航太燃料混合時，效能幾乎與從化石燃料中提取的乙苯相當。進一步提純將會提升其效能。

「我們進行了初步成本分析，發現由廢棄保麗龍生產的乙苯比由原油生產的更便宜。對我們生產的乙苯進行的生命週期分析發現，與由原油製成的乙苯相比，其碳排放量降低了50%到60%。」

盧宏及其同事希望進一步開發這種新增劑，以助於擴大永續燃料在航空業的使用。

參考文獻：Ravindra Prajapati、Eliah Owyn Zaborowski、Hong Lu、Nandakishore Rajagopalan、Brajendra K Sharma、Bryan R Moser和Nalin Kumar於2024年12月18日發表的《從廢棄保麗龍生產永續航太燃料新增劑》，《美國化學會可持續化學與工程》。DOI：10.1021/acssuschemeng.4c06748

此研究由美國能源部的小企業創新研究計劃以及能源效率與可再生能源辦公室提供支援。