Maailman ensimmäiseltä 100-prosenttista uusituvaa polttoainetta käyttäneeltä ECLIF3-hankkeen (Emission and Climate Impact of Alternative Fuels) matkustajakoneen koelennolta on saatu lupaavia tuloksia. Kyseessä on Airbusin, Saksan ilmailu- ja avaruuskeskus DLR:n, ja Rolls-Roycen hanke, johon uusituvan SAF-polttoaineen (Sustainable Aviation Fuel) toimittaa suomalainen Neste.

Maaliskuussa 2021 laajasti julkistetussa ECLIF3-tutkimushankkeessa mitataan 100-prosenttisen uusiutuvan lentopolttoaineen päästöjä ensimmäisen kerran samanaikaisesti kaupallisen matkustajakoneen molemmista moottoreista.

Tutkimuksessa käytetään Airbusin A350-900 -koelentokonetta (F-WXWB, MSN1), jossa on Rolls-Roycen valmistamat Trent XWB -moottorit. Koneen oikeanpuoleinen moottori käyttää 100-prosenttista uusiutuvaa lentopolttoainetta lennoilla ja maakokeissa. Koelentokoneen vasemmanpuoleisessa moottorissa käytetään fossiilista kerosiinia. Ilmassa seurataan jättövanan epäpuhtauksien määrää sekä laajuutta ja maakokeissa mitataan paikallisia hiukkaspäästöjä.

Lennon aikana tehtävät päästötestit ja niihin liittyvät maakokeet ECLIF3-ohjelmassa aloitettiin aiemmin tänä vuonna ja niitä on jatkettu hiljattain. Ennen ECLIF3-tutkimushanketta laimentamattoman biopolttoaineen todelliset päästöt ja vaikutukset suorituskykyyn ovat olleet enemmän tai vähemmän kysymysmerkki.

Tutkimusta tekee monialainen työryhmä, jossa on mukana tutkijoita myös Kanadan kansallisesta tutkimusneuvostosta (National Research Council) ja Manchesterin yliopistosta. Työryhmä aikoo julkaista tuloksensa tieteellisissä julkaisuissa ensi vuoden lopulla ja vuonna 2023.

Tutkimuksen tulokset tukevat Airbusin ja Rolls-Roycen pyrkimyksiä varmistaa ilmailualan valmius uusiutuvan lentopolttoaineen laajamittaiseen käyttöön hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi.

Lentokoneissa saadaan tällä hetkellä käyttää seosta, jossa on perinteisen lentopolttoaineen lisäksi enintään 50 prosenttia uusiutuvaa lentopolttoainetta, mutta molemmat yhtiöt tukevat 100-prosenttisen uusiutuvan lentopolttoaineen sertifiointia lentoliikenteen käyttöä varten.

Huhtikuussa 2021 Airbusin A350-900 -koelentokoneella suoritettiin Välimeren yllä kolme lentoa, joiden aikana sitä seurasi DLR Falcon 20E -seurantalentokone (D-CMET). Se lensi erilaisilla sensoreilla varustettuna A350 -koneen perässä lyhyen, vain noin 100 metrin, etäisyyden päässä mitaten päästöjä suoraan SAF-polttoainetta käyttävän moottorin takaa.

Tutkimusryhmä toteutti myös määräysten mukaisuutta koskevia testejä sataprosenttisesti uusiutuvalla lentopolttoaineella. Näiden ensimmäisten lentotestien aikana ei ilmennyt toiminnallisia ongelmia.

Testeissä verrattiin sekä kerosiinin että Nesteen vetykäsitellyistä estereistä ja rasvahapoista (HEFA, hydroprocessed esters and fatty acids eli vetykäsitellyt esterit ja rasvahapot) tuotetun uusiutuvan SAF-lentopolttoaineen päästöjä.

Laajemmassa ympäristövaikutusten arvioinnissa mittauksen kohteina ovat mm. hiilimonoksidi (CO), typen oksidit (NOx), vesihöyry, noki sekä aerosoli- ja sulfaatti-aerosolihiukkaset, mutta myös jättövanan muodostama kosteus ja jääkiteet.

Sataprosenttisesti uusiutuvan lentopolttoaineen ja HEFA/Jet A-1 -polttoainesekoitteen päästöjä mittaavat lentotestit jatkuivat tässä kuussa. Samalla maassa tehtiin päästöjä koskevia testejä, joissa mitattiin uusiutuvan lentopolttoaineen hyödyllisiä vaikutuksia paikalliseen ilmanlaatuun.

Tutkimusryhmä havaitsi, että uusiutuvasta lentopolttoaineesta vapautuu vähemmän hiukkasia kuin perinteisestä kerosiinista kaikissa moottorin toimintaolosuhteissa. Tämä viittaa mahdollisuuteen parantaa ilmanlaatua lentoasemien ympäristössä ja pienentää ilmastovaikutuksia.

Lisäksi uusiutuvalla lentopolttoaineella on matalampi tiheys mutta korkeampi energiapitoisuus yhtä polttoainekilogrammaa kohti verrattuna fossiiliseen kerosiiniin. Tämä parantaa lentokoneen polttoainetehokkuutta, sillä polttoainetta kuluu vähemmän ja polttoainemassa on pienempi. Työryhmä jatkaa tulosten tarkempaa analyysia.

”Uusiutuvaa lentopolttoainetta pidetään laajalti välttämättömänä ratkaisuna ilmailualan ilmastovaikutusten pienentämiseksi sekä lyhyellä että pitkällä aikavälillä”, sanoo Nesteen Renewable Aviation -yksikön Euroopan johtaja Jonathan Wood.

”Tässä hankkeessa selvitetään uusiutuvan lentopolttoaineen mittavia hyötyjä fossiiliseen lentopolttoaineeseen verrattuna. Hankkeen tuottamat tiedot tukevat uusiutuvan lentopolttoaineen käyttöä suuremmilla kuin 50 prosentin pitoisuuksilla sekä selventävät uusiutuvan lentopolttoaineen käytön lisähyötyjä.”

”Moottoreita ja polttoainejärjestelmiä voidaan testata maassa, mutta vain lennoilla todellisissa olosuhteissa voidaan kerätä kaikki päästötiedot, joita tämän ohjelman onnistuminen edellyttää”, sanoo Airbusin New Energy -ohjelman johtaja Steven Le Moing.

”A350-lentokoneella testaamisessa on hyötynä se, että lennon aikana voidaan määrittää moottorin suorat ja epäsuorat päästöt mukaan lukien hiukkaset lentokoneen takaa suurissa lentokorkeuksissa", jatkoi Le Moing.

”Tämä tutkimus täydentää kokeita, joita olemme jo tehneet moottoreillamme maassa ja ilmassa”, sanoo Rolls-Roycen siviili-ilmailun tuotekehitys- ja teknologiajohtaja Simon Burr.

”Emme ole löytäneet mitään teknistä estettä sataprosenttisen uusiutuvan lentopolttoaineen käytölle moottoreissamme. Jos todella haluamme vähentää pitkän matkan lentoliikenteen hiilidioksidipäästöjä, sataprosenttinen uusiutuva lentopolttoaine on ratkaisevan tärkeä tekijä, jonka sertifiointia ja käyttöönottoa tuemme", jatkoi Burr.

”Uusiutuvalla lentopolttoaineella on osoitettu olevan huomattavasti pienempi hiilijalanjälki elinkaarensa aikana kuin perinteisellä lentopolttoaineella, ja nyt näemme sen hyödyt myös muiden kuin hiilidioksidivaikutusten vähentämisessä”, sanoo DLR-tutkimuskeskuksen ilmailualan johtoryhmän jäsen Markus Fischer.

”Tämän kaltaiset kokeet lisäävät ymmärrystämme sataprosenttisesta uusiutuvasta lentopolttoaineesta ja sen käytöstä lennoilla. Näemme myönteisiä merkkejä sen mahdollisuuksista ilmastonmuutoksen hillitsemisessä. Odotamme innolla pääsevämme tutkimaan ECLIF3-lentojen toisen sarjan tietoja. Lentoja jatkettiin seurantalennolla Välimeren yläpuolella aiemmin tässä kuussa", jatkoi Fischer.
 
DLR toteutti vuonna 2015 ECLIF1-ohjelman, jossa tutkittiin vaihtoehtoisia polttoaineita sen Falcon- ja A320 ATRA (Ad­vanced Tech­nol­o­gy Re­search Air­craft) -tutkimuslentokoneilla. Nämä tutkimukset jatkuivat vuonna 2018 ECLIF2-ohjelmalla. Siinä A320 ATRA -lentokoneessa käytettiin seosta, jossa oli tavallista lentopolttoainetta ja enintään 50 prosenttia HEFA-tekniikalla tuotettua uusiutuvaa polttoainetta.

Tutkimus osoitti, että enintään 50 prosenttia uusiutuvaa lentopolttoainetta sisältävillä seoksilla on päästöjä vähentävä vaikutus. Sen tulokset myös tukivat sataprosenttisen uusiutuvan lentopolttoaineen käyttöä koelennoilla ECLIF3-ohjelmassa.

Airbus on suorittanut vastaavia koelentoja myös kapearunkokoneellaan sekä helikopterilla.

Neste on maailman johtava uusiutuvan lentopolttoaineen toimittaja

Neste toimittaa uusiutuvaa lentopolttoainetta asiakkailleen Yhdysvalloissa, Euroopassa ja Aasiassa. Nesteen SAF-polttoaineen asiakkaita ovat mm. Alaska Airlines, American Airlines, JetBlue, All Nippon Airways, KLM sekä Lufthansa. SAF-polttoainetta Neste toimittaa mm. tietyille Norjan ja Ruotsin lentokentille sekä Amsterdamin Schipholiin.

Nesteen uusiutuva lentopolttoaine on valmistettu vastuullisesti hankituista uusiutuvista jäte- ja tähderaaka-aineista. Suomalaisyhtiön uusiutuvan lentopolttoaineen vuotuinen tuotantokapasiteetti on tällä hetkellä 100 000 tonnia.

Singaporen jalostamon laajennuksen myötä ja  lisäinvestoinneilla Rotterdamin jalostamoon Neste pystyy valmistamaan vuosittain noin 1,5 miljoonaa tonnia uusiutuvaa lentopolttoainetta vuoteen 2023 mennessä.

Ilmailuala tarvitsee käyttöönsä 500 miljoonaa tonnia uusiutuvaa lentopolttoainetta vuosittain vuoteen 2050 mennessä, jonka myötä olisi saavutettavissa merkittävät päästövähennykset. Uusiutuvan lentopolttoaineen tuotantoa tulisi siis lisätä merkittävästi.

Vuodesta 2011 lähtien yli 300 000 lennolla on ollut käytössä eritasoisia SAF-polttoaineen seoksia. Ensimmäisenä laajamittaisia matkustajalentoja 50-prosenttisella biopolttoaineella toteutti Lufthansa vuonna 2011. Kanadan kansallinen tutkimuskeskus NRC lensi jo vuonna 2012 Falcon 20 -koneella käyttäen 100-prosenttista biopolttoainetta.

Lue myös: