研究人員開發出一種突破性的方法，可利用廢聚苯乙烯生產乙苯，這是一種用於永續航空燃料的重要添加劑。這項創新可大幅減少航空業的碳足跡和對化石燃料的依賴，並有望為航空旅行帶來更清潔、更環保的未來，同時大幅節省成本並減少50% 到60% 的碳排放。

聚苯乙烯被用於各種消費品中，其中大部分最終都被填埋。 研究人員為這種廢品找到了新的用途，這將有助於將美國的飛機從化石燃料轉換為永續航空燃料。 圖片來源：Fred Zwicky

一項新的研究解決了美國商用飛機從嚴重依賴化石燃料過渡到永續航空燃料的一個主要障礙。 研究人員開發出一種具有成本效益的方法，利用聚苯乙烯（一種消費品中常見的耐用塑膠）生產乙苯–一種可提高可持續航空燃料性能的添加劑。

這項研究成果最近發表在《ACS可持續化學與工程》雜誌。

由廢脂、廢油、廢油脂或植物生物質等非石油來源製成的燃料通常缺乏足夠的芳香烴。伊利諾伊永續技術中心（Illinois Sustainable Technology Center）的研究科學家Hong Lu 解釋說，透過潤滑機械零件和膨脹密封件以防止正常運作時發生洩漏，這些化合物對於維持燃料系統的性能至關重要。 伊利諾州永續技術中心隸屬於伊利諾大學香檳分校Prairie研究所。

雖然乙苯是一種芳香烴，可以從化石燃料中提取，但找到生產乙苯的可持續方法將有助於航空業轉化為永續噴射燃料。

伊利諾伊州永續技術中心的研究科學家Hong Lu 及其同事開發了一種將廢棄聚苯乙烯轉化為永續航空燃料添加劑乙苯的方法。 他們的工作克服了廣泛使用永續航空燃料的一個關鍵障礙。 圖片來源：Fred Zwicky

美國能源部、美國運輸部、美國農業部和其他政府機構為解決化石燃料衍生航空燃料對氣候的影響制定了路線圖。永續航空燃料大挑戰設定了雄心勃勃的目標：到2030 年，國內可持續航空燃料的產量將達到每年30 億加侖；到2050 年，預計航空噴射燃料使用量的100%，即每年350 億加侖。

研究人員報告說，目前的標準要求在任何可持續航空燃料和化石燃料的混合中至少包含8.4% 的芳香烴，”以保持與現有飛機和相關基礎設施的兼容性」。 Lu 說，雖然這項規定提高了整體燃料組合的安全性和有效性，但卻嚴重限制了可持續燃料的使用，目前可持續燃料僅含有約0.5% 的芳香烴。

他說：”目前，他們使用的是20% 至30% 的可持續航空燃料和70% 至80% 的常規噴氣燃料。向可持續燃料轉換的滯後源於幾個因素，其中之一是混合燃料中需要足夠的芳香烴。

Lu 和他的同事之所以選擇開發乙苯，是因為與其他高芳香族化合物相比，乙苯在燃燒時形成煙塵的可能性較低。 他們選擇從聚苯乙烯入手，因為聚苯乙烯富含碳氫化合物，而且大量存在於廢物流中。

Lu 說：”美國每年生產約250 萬噸聚苯乙烯，幾乎所有的聚苯乙烯都被填埋。”

為了將聚苯乙烯轉化為乙苯，研究小組採用了熱解方法，透過加熱將聚合物分解為富含苯乙烯的液體。 第二步是氫化，將其轉化為粗乙苯，然後蒸餾得到純度為90% 的產物。

當與一種可持續航空燃料混合時，聚苯乙烯衍生乙苯的性能”幾乎與化石燃料衍生乙苯一樣好”，Lu 說。 進一步提純將提高其性能。

“我們進行了初步成本分析，發現用廢聚苯乙烯生產的乙苯比用原油生產的乙苯便宜。 而對我們的乙苯進行的生命週期分析發現，與從原油中提取的乙苯相比，它的碳排放量減少了50%到60%。

Lu和他的同事希望進一步開發這種添加劑，以幫助擴大永續燃料在航空領域的使用。

編譯自/ ScitechDaily