Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC NGUYỄN THỊ TRANG ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ LUẬN VĂ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC

NGUYỄN THỊ TRANG

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA KHÍ THẢI TỪ CÁC THIẾT BỊ BAY ĐẾN BẦU KHÍ QUYỂN VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN

CÁC NHIÊN LIỆU SẠCH THAY THẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

Mã số: Chương trình đào tạo thí điểm

Người hướng dẫn khoa học: TS Phạm Thiện Hân

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Nếu có gì sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Trang

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thiện Hân đã tận tình hướng dẫn, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và chia sẻ kinh nghiệm giúp tôi hoàn thành luận văn

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết tắt 3

Danh mục các bảng 4

Danh mục các hình vẽ 5

MỞ ĐẦU 10

1 Tính cấp thiết 10

2 Mục tiêu nghiên cứu 11

3 Đối tượng và khu vực nghiên cứu 11

4 Cơ sở phương pháp luận 11

5 Kết quả mong đợi 11

6 Bố cục của luận văn 12

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 13

1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu 13

1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu 13

1.1.2 Hiệu ứng nhà kính 15

1.1.3 Khí nhà kính 16

1.1.4 Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu 17

1.2 Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu 18

1.2.1 Các loại thiết bị bay 19

1.2.2 Nhiên liệu sử dụng 21

1.2.3 Cơ chế phát sinh khí nhà kính 28

1.3 Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí quyển 31

1.3.1 Giải pháp kỹ thuật 33

1.3.2 Giải pháp kinh tế 37

1.3.3 Phát triển nhiên liệu sạch thay thế 38

1.4 Tổng quan về ngành hàng không dân dụng Việt Nam 45

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 52

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 52

2.2 Cách tiếp cận 53

2.3 Phương pháp đánh giá, tính toán 54

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56

3.1 Tác động của thiết bị bay đến bầu khí quyển 56

3.1.1 Phát thải khí nhà kính 56

3.1.2 Tác động của khí nhà kính do thiết bị bay đến bầu khí quyển 60

3.2 Đề xuất các giải pháp giảm thiểu cho ngành hàng không Việt Nam 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

Danh mục các chữ viết tắt BĐKH – Biến đổi khí hậu;

HKDD – Hàng không dân dụng;

HƯNK – Hiệu ứng nhà kính;

TBB – Thiết bị bay;

VTHK – Vận tải hàng không

Danh mục các bảng

Bảng 1.1.Thực trạng đội máy bay của Việt Nam 47

Bảng 1.2.Thống kê kết quả vận tải hàng không của Việt Nam, [1-7] 49

Bảng 1.3 Dự đoán vận tải hành khách đường hàng không của Việt Nam ,[1-6] 49

Bảng 1.4 Dự đoán vận tải hàng hóa đường hàng không của Việt Nam, [6] 49

Bảng 1.5 Dự báo sản lượng điều hành bay 50

Bảng 3.1 Các kịch bản khí thải TBB 57

Bảng 3.2.Thành phần khí thải một số tên lửa đẩy điển hình 62

Bảng 3.3 Khí thải tên lửa đẩy 63

Bảng 3.4 Khí thải khi phóng tên lửa Satun 5 của Mỹ 65

Bảng 3.6 Khí thải từ tên lửa đẩy Năng lượng của LB Nga 67

Bảng 3.7 Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 50 năm 67

Bảng 3.8 Khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga trong 1 năm 68

Bảng 3.9 Khí thải từ tên lửa đẩy thế giới trong 1 năm 69

Bảng 3.10 Thành phần khí thải hàng không thế giới năm 1992 71

Bảng 3.11 Thành phần khí NOx của hàng không thế giới năm 1992 71

Bảng 3.12 Dự đoán sản lượng các chuyến bay thế giới 72

Bảng 3.13 Khí thải từ một số máy bay khi cất,hạ cánh [18] 74

Bảng 3.14 Số km điều hành bay của HKDD Việt Nam 77

Bảng 3.15 Lượng khí nhà kính tính toán sơ bộ do các máy bay khi bay trong địa phận của Việt nam thải ra 78

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính 15

Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính 15

Hình 1.3 Thành phần khí nhà kính 16

Hình 1.4 Sơ đồ ảnh hưởng khí thải TBB đến bầu khí quyển 29

Hình 1.5 Máy bay Airbus A380 34

Hình 1.6 Biểu tượng phát triển bền vững 38

Hình 1.7 Lò phản ứng sinh học của Otto Pulz 41

Hình 1.8 Cây ngón biển, nguồn sản xuất nhiên liệu sinh học 42

Hình 2.1 Sơ đồ logic trình tự nghiên cứu đánh giá tác động khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển 55

Hình 3.1 Kịch bản khí thải CO2 từ TBB 58

Hình 3.2 Mô hình phóng tên lửa Rokot, liên minh Châu âu 64

Hình 3.3 Biểu đồ số tên lửa đẩy trên thế giới từ năm 1960 – 1988 66

Hình 3.4 Biểu đồ số tên lửa đẩy của Nga từ năm 2000 đến 2010 66

Hình 3.5 Lượng khí thải từ tên lửa đẩy của LB Nga 68

Hình 3.6 Thành phần các khí thải khu vực sân bay Seremetrevo 73

Hình 3.7 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-134, tấn 73

Hình 3.8 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay Tu-154, tấn 74

Hình 3.9 Lượng khí thải gây ô nhiễm của máy bay An 2, tấn 74

Hình 3.10 Sơ đồ logic đánh giá phát thải hàng không dân dụng bay trên bầu trời thuộc quản lý của ngành hàng không Việt Nam 76

Hình 3.11 Phát thải CO2 từ máy bay trong không phận của Việt Nam 78

Hình 3.12 Phát thải CO từ máy bay trong không phận của Việt Nam 79

Hình 3.13 Phát thải NOx từ máy bay trong không phận của Việt Nam 79

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Thiết bị bay (TBB) là thuật ngữ chung chỉ các phương tiện bay gồm: Máy bay (máy bay quân sự và dân sự) và tên lửa (tên lửa quân sự và tên lửa dân sự – tên lửa phóng tầu vũ trụ, vệ tinh)

Trên thế giới ngành nghiên cứu TBB nói chung được gọi là ngành hàng không – vũ trụ Hiện nay, bên cạnh những thành tựu khoa học giúp ích cho loài người như vận tải hàng không, phóng vệ tinh, tầu vụ trụ…, ngành hàng không –

vũ trụ ít nhiều có ảnh hưởng đến môi trường toàn cầu Những ảnh hưởng chính gồm: ảnh hưởng môi trường không khí (khí nhà kính), tiếng ồn, các yếu tố vật lý (độ rung, điện từ trường, bức xạ ion hóa), môi trường nước, môi trường đất, chất thải rắn và lỏng

Hiện nay [9,14,15], với số lượng 16.000 máy bay thương mại của thế giới trên toàn cầu đã tạo ra hơn 600 triệu tấn dioxitcarbon (CO2) hàng năm Thực tế, ngành hàng không đã tạo ra khối lượng khí CO2 hàng năm tương đương với lượng khí CO2 được sinh ra bởi tất cả các hoạt động của con người ở châu Phi.Theo ước tính của Ủy ban Liên Chính phủ về Biến đổi khí hậu (gọi tắt là IPCC)

đã đánh giá [14]: đến năm 2010, ngành hàng không dân dụng đã thải ra 2% tổng lượng khí CO2 phát thải do các hoạt động của con người và theo ước tính vào năm 2050, con số đó sẽ là 4%, sẽ tác động rất lớn đến việc làm trái đất nóng dần lên, gây ra “hiệu ứng nhà kính” Bên cạnh đó cần kể đến hàng ngàn chuyến bay huấn luyện của các máy bay quân sự chưa được công bố Trong khí thải của máy bay còn có các chất khí NOx và một số khí khác, đây là những khí nhà kính mạnh, có những ảnh hưởng ngắn hạn tương đương với khí CO2

Trên đây mới chỉ là đánh giá của ngành hàng không dân dụng, tác động của khí thải từ các thiết bị bay dạng tên lửa vẫn còn là vấn đề chưa được quan tâm nhiều

Cho đến nay, ở Việt Nam, chưa có nghiên cứu nào liên quan đến vấn đề nêu trên Do vậy, đề tài: “Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay

đến bầu khí quyển và xu hướng phát triển các nhiên liệu sạch thay thế” được lựa chọn thực hiện

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ chế phát sinh khí nhà kính của các thiết bị bay;

- Đánh giá tác động của khí thải từ các thiết bị bay đến bầu khí quyển;

- Phân tích các biện pháp giảm thiểu ảnh hưởng khí thải từ thiết bay đến bầu khí quyển

3 Đối tượng và khu vực nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của Luận văn là:

Khí thải các loại thiết bị bay: Khí thải của máy bay (chủ yếu là máy bay dân dụng) và khí thải của tên lửa phóng vệ tinh

3.2 Khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu tác động của khí thải từ các thiết bị bay của Việt Nam (chủ yếu

là máy bay dân dụng) và một số nước điển hình trên thế giới đến biến đổi khí hậu của toàn cầu

4 Cơ sở phương pháp luận

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về các loại nhiên liệu dùng trong TBB, trên cơ sở các quá trình lý – hóa xảy ra trong các động cơ của TBB, lý giải lượng khí nhà kính thải ra môi trường khi các TBB hoạt động

Dựa trên báo cáo, tài liệu công bố chính thống trong và ngoài nước, đánh giá tác động khí thải của TBB tác động đến biến đổi khí hậu

Phần cuối của Luận văn đưa ra phân tích các biện pháp giảm thiểu tác động của khí thải từ thiết bay đến bầu khí quyển

5 Kết quả mong đợi

Về mặt lý luận: Đánh giá được tổng quan về tác động của khí thải thiết bị bay đến biến đổi khí hậu toàn cầu Nghiên cứu cơ chế phát sinh khí nhà kính thải

ra môi trường của thiết bị bay và đề xuất các biện pháp giảm thiểu

Về mặt thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần là một trong những cơ sở phương pháp luận cho hướng nghiên cứu ảnh hưởng của ngành hàng không - vũ trụ đến môi trường

6 Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm 3 chương chính:

Chương 1: Tổng quan về biến đổi khí hậu và tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu

Chương 2: Đối tượng, phạm vi, cách tiếp cận và phương pháp đánh giá Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ TÁC ĐỘNG

CỦA THIẾT BỊ BAY ĐẾN BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU 1.1.Tổng quan về biến đổi khí hậu

1.1.1 Khái niệm về Biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo

“Biến đổi khí hậu là “những ảnh hưởng có hại của biến đổi khí hậu”, là những biến đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những ảnh hưởng

có hại đáng kể đến thành phần, khả năng phục hồi hoặc sinh sản của các hệ sinh thái tự nhiên và được quản lý hoặc đến hoạt động của các hệ thống kinh tế

- xã hội hoặc đến sức khỏe và phúc lợi của con người”.(Theo công ước chung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu)

Nguyên nhân:

Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu Trái đất là do sự gia tăng các hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức các bể hấp thụ khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái biển, ven bờ và đất liền khác Nhằm hạn chế sự biến đổi khí hậu, Nghị định thư Kyoto nhằm hạn chế và ổn định sáu loại khí nhà kính chủ yếu bao gồm: CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs và SF6

- CO2 phát thải khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí) và là nguồn khí nhà kính chủ yếu do con người gây ra trong khí quyển CO2 cũng sinh

ra từ các hoạt động công nghiệp như sản xuất xi măng và cán thép

- CH4 sinh ra từ các bãi rác, lên men thức ăn trong ruột động vật nhai lại,

hệ thống khí, dầu tự nhiên và khai thác than

- N2O phát thải từ phân bón và các hoạt động công nghiệp

- HFCs được sử dụng thay cho các chất phá hủy ôzôn (ODS) và HFC-23

là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất HCFC-22

- PFCs sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm

- SF6 sử dụng trong vật liệu cách điện và trong quá trình sản xuất magiê

Các diễn biến đàm phán về Biến đổi khí hậu hiện nay:

Công ước khung của liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) được

mở ra để ký kết từ 9 tháng 5 năm 1992, sau khi một Ủy ban đàm phán Liên chính phủ xây dựng văn bản của công ước khung như một báo cáo theo sau cuộc họp tại New York từ ngày 30 tháng 4 đến 9 tháng 5 năm 1992 Nó bắt đầu có hiệu lực ngày 21 tháng 3 năm 1994 được mở ra để ký kết từ 9 tháng 5 năm 1992, sau khi một Ủy ban đàm phán Liên chính phủ xây dựng văn bản của công ước khung như một báo cáo theo sau cuộc họp tại New York từ ngày 30 tháng 4 đến

9 tháng 5 năm 1992 Nó bắt đầu có hiệu lực ngày 21 tháng 3 năm 1994

Tính đến tháng 5 năm 2011 UNFCCC đã có 195 bên tham gia Các bên tham gia Công ước gặp mặt hằng năm từ năm 1995 tại Hội nghị các bên (COP)

để đánh giá tiến trình đối phó vớibiến đổi khí hậu

Hội nghị bộ trưởng thường niên (tức COP20) vừa qua tại Lima (Peru) vào tháng 12 năm 2014 vừa qua, chưa hoàn thành nhiệm vụ xây dựng bản dự thảo thỏa thuận đó nên nhiệm vụ từ nay đến cuối năm 2015 còn rất nặng nề Văn kiện được thông qua ở Lima cuối năm 2014 mới chỉ là một thỏa thuận khung chứ không phải là văn kiện chính thức hay một Hiệp định hoàn chỉnh có thể đưa ra thông qua ngay ở Paris

Ở thủ đô của Peru, dù đã phải kéo dài thời gian thương lượng thêm gần hai ngày, nhưng các nhà đàm phán đến từ hơn 190 quốc gia chỉ mới thông qua được một dự thảo thỏa thuận có thể tạm gọi là “Lời kêu gọi cho hành động về khí hậu”

Cũng theo “Lời kêu gọi” đó, 190 nước tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC), cho tới thời hạn ngày 31/5/2015 sẽ phải thông qua các chương trình quốc gia nhằm cắt giảm khí gây hiệu ứng nhà kính và các quốc gia thành viên sẽ phải bổ sung một bản báo cáo vào ngày 1/11/2015 để đánh giá về các nỗ lực của mình nhằm đạt mục tiêu chung toàn cầu, kiềm chế được nhiệt độ toàn cầu tăng lên dưới 2 độ C so với thời tiền công nghiệp

1.1.2 Hiệu ứng nhà kính

Hình 1.1 Mô tả nguyên lý hiệu ứng nhà kính Khi Mặt Trời xuyên qua kính [14], thì các tia có bước sóng λ lớn hơn 0,7µm bị ngăn không cho qua Các tia sáng có bước sóng ngắn hơn 0,7µm thì sẽ qua được kính Khi đi qua lớp kính (hình 1.1), sẽ xảy ta tương tác của các photon lên vật chất làm phát xạ các tia nhiệt thứ cấp có bước sóng dài tia hồng ngoại (lớn hơn 0,7µm) , nên không thể đi ra khỏi nhà kính và kết quả là những bức xạ nhiệt này làm cho không gian bên trong nhà kính nóng lên

Hiệu ứng nhà kính, xuất phát từ effet de serre trong tiếng Pháp, do nhà toán học , nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Joseph Fourier lần đầu tiên đặt tên vào năm 1824 dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính và làm cho toàn bộ không gian bên trong nóng dần lên

Các khí nhà kính chứa trong bầu khí quyển như thể là một tấm kính dày bao bọc Trái Đất, lúc này dựa theo nguyên lý HƯNK, thì khi bức xạ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất sẽ bị các khí nhà kính giữ lại, kết quả là làm cho toàn bộ khí quyển nóng dần lên và theo đó Trái Đất cũng nóng dần lên

Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính

"Hiện tượng các tia bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt sóng dài rồi được một số khí trong bầu khí quyển hấp thụ để thông qua đó làm cho khí quyển nóng lên, được gọi là hiệu ứng nhà kính"

1.1.3 Khí nhà kính

Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại) được phản xạ từ bề mặt trái đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho trái đất, gây nên HƯNK

Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, các khí CFC

Hình 1.3 Thành phần khí nhà kính Thành phần hoá học của khí quyển gồm 78% là khí Nitrogen (N2), 21% là Oxygen (O2), 1% còn lại là các khí khác mà chủ yếu là các Khí nhà kính như Carbon dioxide (CO2), hơi nước, Nitrious Oxide (N2O), Methane (CH4), Ozone (O3)

Khí nhà kính trong 1% khí quyển có thành phần như sau:

+ CO2: 56%

+ CFC: 13%

+ CH4: 18%

+ O3: 7%

1.1.4 Tác động của khí nhà kính đến biến đổi khí hậu

Trước hết, phải khẳng định rằng, chính những hoạt động hằng ngày của chúng ta là nguyên nhân chính làm cho trái đất nóng lên, hãy nhìn vào tốc độ chóng mặt của quá trình đô thị hoá và sự gia tăng dân số Các loại phương tiện giao thông, các nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp, các đống phế thải

“nhả” ra một lượng khí CO2 khổng lồ vào bầu khí quyển Những cánh rừng lẽ

ra là nơi hấp thu lại bị chặt phá đến trơ chọi, CO2 ngày càng đầy Đồng thời, từ những hoạt động đó, hàm lượng các khí nhà kính trong khí quyển được tăng lên a.Hơi nước

Hơi nước chiếm thành phần chủ yếu và rất quan trọng trong các khí nhà kính

- Ở một hàm lượng thích hợp, tức là khi mà hàm lượng các khí nhà kính cân bằng với tự nhiên, hơi nước sẽ góp phần cân bằng nhiệt độ cho Trái Đất bằng việc phản xạ ánh mặt trời (một ảnh hưởng có lợi), và việc bắt giữ tia cực tím (ảnh hưởng nhiệt)

- Khi lượng khí nhà kính trong khí quyển tăng, nhiệt độ tăng, các yếu tố khí hậu sẽ thay đổi theo, bao gồm cả lượng hơi nước trong khí quyển Trong khi đó, hoạt động của con người lại không thêm trực tiếp một lượng hơi nước đáng kể vào khí quyển Lúc mà hơi nước tự do là một khí nhà kính, sự nóng lên toàn cầu

sẽ tăng lên khi hơi nước tăng

b Khí CO2 (carbon dioxit)

- Là chất khí gây ra hiệu ứng nhà kính nhiều nhất

- Do quá trình hô hấp của con người, động thực vật tạo ra

- Do hoạt động của núi lửa, cháy rừng, các nhà máy, các khu công nghiệp

- Khi nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi thì nhiệt độ trái đất tăng lên khoảng 300C

d Khí CFC (CFC – cloro floro carbon)

- Là chất hóa học gây suy giảm tầng ozone

- Là loại khí nhân tạo được tạo ra trong quá trình làm lạnh

- Là loại khí thứ hai gây ảnh hưởng nhiều nhất tới hiệu ứng nhà kính

e Khí CH4 (metan)

- Là thành phần chính của khí tự nhiên khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy

- Được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá

-Mêtan là một khí gây hiệu ứng nhà kính, trung bình cứ 100 kg mêtan, mỗi năm làm ấm Trái Đất gấp 23 lần 1 kg CO2

f Khí O3 (ozone)

- Là chất độc có khả năng ăn mòn và là một chất gây ô nhễm chung

- Nó được tạo thành từ O2 do phóng tĩnh điện (trong các tia chớp), tia cực tím

g Khí NO, N2O, NO2

- Được tạọ ra từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và việc đốt các nhiên liệu hóa thạch

- Mỗi phân tử bặt giữ lượng nhiệt gấp 270 lần so với CO2

Vai trò gây nên hiệu ứng nhà kính của các chất khí được xếp theo thứ tự tăng dần: CO2 => CFC => CH4 => O3 =>NO2 Sự gia tăng nhiệt độ trái đất do hiệu ứng nhà kính có tác động mạnh mẽ tới nhiều mặt của môi trường trái đất Nhiệt độ trái đất tăng sẽ làm tan băng và dâng cao mực nước biển Như vậy, nhiều vùng sản xuất lương thực trù phú, các khu đông dân cư, các đồng bằng lớn, nhiều đảo thấp sẽ bị chìm dưới nước biển

Sự nóng lên của trái đất làm thay đổi điều kiện sống bình thường của các sinh vật trên trái đất Một số loài sinh vật thích nghi với điều kiện mới sẽ thuận lợi phát triển Trong khi đó nhiều loài bị thu hẹp về diện tích hoặc bị tiêu diệt Khí hậu trái đất sẽ bị biến đổi sâu sắc, các đới khí hậu có xu hướng thay đổi Toàn bộ điều kiện sống của tất cả các quốc gia bị xáo động Hoạt động sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, thuỷ hải sản bị ảnh hưởng nghiêm trọng

1.2 Tác động của các thiết bị bay đến biến đổi khí hậu

Khi các TBB hoạt động, lượng khí thải thoát ra môi trường khí quyển là rất lớn Lượng khí thải này gồm rất nhiều loại khí nhà kính (СО2, NОx, CO, CH4,

Cl, HCl…) ảnh hưởng trực tiếp đến bầu khí quyển và tầng ozone của trái đất

Khói thoát ra trong các vụ phóng tên lửa có thể bào mòn tầng ozone, tạo điều kiện cho các tia tử ngoại có hại từ mặt trời xâm nhập vào trái đất Ví dụ khi phóng các tên lửa dùng nhiên liệu rắn, chúng thải trực tiếp khí clo ra tầng bình lưu (cách bề mặt trái đất khoảng 50 km), tại đây clo phản ứng với oxy để tạo ra clo oxit - chất có khả năng hủy diệt tầng ozone

Mỗi loại nhiên liệu của tên lửa khi cháy phát thải ra các hóa chất có mức độ

ô nhiễm môi trường khác nhau.Một số ít khí thải đó nhanh chóng biến mất nhờ những cơn mưa ở tầng không khí thấp Phần lớn lượng khí thải còn lại ở tầng bình lưu, nơi chúng tồn tại lâu hơn và phản ứng với hóa chất khác, gây hiểm họa cho tầng ozone

Hiện nay, Mỹ, Liên minh châu Âu và Ấn Độ sử dụng cả nhiên liệu lỏng và nhiên liệu rắn cho tên lửa của họ Hỗn hợp này tồn tại dưới dạng bột hoặc tinh thể Riêng Nga và Trung Quốc chỉ sử dụng nhiên liệu lỏng Nhiều nhà khoa học cho rằng nhiên liệu lỏng trong tên lửa có mức độ gây hại đối với tầng ozone thấp hơn so với nhiên liệu rắn [16]

Trong bối cảnh các vụ phóng vệ tinh, tàu vũ trụ trên khắp thế giới ngày càng tăng, những quả tên lửa sẽ sớm trở thành hiểm họa đáng sợ nhất đối với tầng ozone

Theo công bố [10,13], từ năm 1979 tới năm 1990 lượng ozone trong tầng bình lưu suy giảm khoảng 5% Vì tầng ozone ngăn cản phần lớn các tia cực tím

có hại từ mặt trời, sự suy giảm của nó trở thành một mối quan tâm toàn cầu Các nước đã ký kết Nghị định thư Montreal về hạn chế phát thải các hợp chất carbon của clo và flo cũng như các chất hóa học gây suy giảm tầng ozone khác

1.2.1 Các loại thiết bị bay

Thiết bị bay là thuật ngữ chung chỉ các phương tiện bay gồm: Máy bay (máy bay quân sự và dân sự) và tên lửa (tên lửa quân sự và tên lửa dân sự – tên lửa phóng tầu vũ trụ, vệ tinh)

a Máy bay

Máy bay là phương tiện bay hiện đại, cao cấp, đóng vai trò không thể thiếu trong phát triển kinh tế và quân sự của mọi quốc gia

Hiện nay, công nghiệp chế tạo máy bay là ngành công nghệ cao chỉ có các cường quốc kinh tế trên thế giới mới thực hiện được và là ngành định hướng công nghệ cho các ngành công nghiệp khác Hiện nay quốc gia chế tạo máy bay

cả dân dụng và quân dụng đứng đầu thế giới là Hoa Kỳ, sau đó đến Pháp và các nước công nghiệp hàng đầu châu Âu, Nga

Máy bay dân dụng, thường được chia thành các loại sau: máy bay tầm ngắn, tầm trung, tầm xa và máy bay chở hàng

Máy bay tầm ngắn (khai thác các đường bay dưới 4 giờ bay): khai thác chủ yếu cho mạng đường bay nội địa Các loại điển hình của máy bay tầm ngắn: các loại máy bay từ 65-100 ghế như ATR-72 của châu Âu, các loại máy bay từ 100-

150 ghế dòng máy bay A318/319/320/A321 và các loại khác thuộc dòng B737, Focker 70 …

Máy bay tầm trung (khai thác các đường bay dưới 10 giờ bay): khai thác chủ yếu cho mạng đường bay trong khu vực gần có chiều dài dưới 8000 km Các loại điển hình của máy bay tầm trung: các loại máy bay từ 250-350 ghế dòng B777-200ER, B787-8, A350-800 và các loại thuộc dòng A330 và tương đương…

Máy bay tầm xa (khai thác các đường bay xuyên lục địa): khai thác chủ yếu cho mạng đường bay xa trên 8000 km và có kết hợp chở hàng Các loại điển hình của máy bay tầm xa: các loại máy bay trên 300 ghế dòng B787-9, A350-

900 và các loại thuộc dòng A340, B777-200LR và tương đương, A380…

Loại máy bay chở hàng: Sử dụng loại 20 - 30 tấn để khai thác chở hàng trong khu vực; loại 70 - 100 tấn để khai thác chở hàng đi các châu lục khác Các loại điển hình của máy bay chở hàng: các loại máy bay chuyên dụng chở hàng của Boeing, Airbus (như B747F, B777F, A330F), Nga, Nhật Bản

Bên cạnh các loại máy bay dân dụng, các loại máy bay quân sự cũng rất phong phú, mỗi chủng loại tùy theo nhiệm vụ chiến – kỹ thuật có những đặc tính bay riêng Thông thường có các loại máy bay quân sự sau: Máy bay tiêm kích

25,27,30,30MKI, 31 của Nga vv), Máy bay cường kích (F-35, Harrier, Euofighter Typhoon ), Máy bay ném bom (B52, F-16, F/A -18, Tu 95…), Máy bay huấn luyện (Aero L-39 Albatros, Aermacchi MB-326, Folland Gnat, Fouga Magister và British Aerospace Hawk…)

b Tên lửa

Trong dân sự, tên lửa đẩy là phương tiện phóng hiện đại nhất dùng để đưa các tải trọng có ích (tầu vũ trụ, vệ tinh, các thiết bị đo đạc, thí nghiệm,…) lên vũ trụ Các cường quốc trên thế giới như Mỹ, Nga, Pháp, Trung quốc, Liên minh Châu Âu… đều rất chú trọng phát triển công nghiệp tên lửa đẩy của mình để phục vụ kinh tế - an ninh quốc phòng Các loại tên lửa đẩy điển hình gồm: các phiên bản Satun, Scau, Satll, Titan của Mỹ, Arian của Liên minh Châu Âu, Phương Đông, Proton của Nga, CZ–3 của Trung quốc

Trong quân sự, tên lửa là vũ khí hiện đại, sử dụng trong tác chiến từ xa Tên lửa quân sự phân theo nhiều chủng loại: như tên lửa đất đối không, đất đối đất, tên lửa đối hải, tên lửa vượt đại châu…Một số loại tên lửa hiện đại của Việt Nam hiện nay gồm: tổ hợp tên lửa phòng không S300 PMU1, tổ hợp tên lửa phòng không C-125, tổ hợp tên lửa đối hải Uran E, Basiton…

1.2.2 Nhiên liệu sử dụng

1.2.2.1 Nhiên liệu của máy bay

Nhiên liệu máy bay là nhiên liệu trong ngành hàng không được sử dụng cho các máy bay dân dụng hoặc máy bay quân sự [17]

Nhiên liệu trong ngành hàng không có hai loại là xăng máy bay (AvGas) cho các động cơ bốn thì và nhiên liệu (JetGas) dùng cho các động cơ của máy bay phản lực Xăng máy bay được đánh dấu rõ ràng trên mọi thùng chứa, và được phân phối từ các vòi màu đỏ với đường kính 40 milimét (49 milimét ở Mỹ) Chỗ tiếp liệu của các máy bay sử dụng động cơ đốt trong có đường kính không được phép vượt quá 60 milimét Vòi phân phối JetGas có đường kính lớn hơn 60 milimét

Nhiên liệu hàng không nói chung có chất lượng cao hơn các nhiên liệu sử dụng trong các ngành khác và ít nguy hiểm hơn, chẳng hạn như trong việc cung

cấp nhiệt để sưởi hay vận tải đường bộ Ở nhiều nước, nhiên liệu sử dụng trong ngành hàng không là mặt hàng chịu biểu thuế khác so với các loại nhiên liệu khác

Xăng máy bay Xăng máy bay là nhiên liệu có chỉ số ốctan cao, được sử dụng cho các máy bay, cũng như trong quá khứ là các ô tô đua Xăng máy bay trong tiếng Anh được viết tắt là Avgas - viết tắt của Aviation gasoline) để phân biệt với xăng Mogas (viết tắt của Motor gasoline) là các loại xăng sử dụng hàng ngày cho ô tô, xe máy Xăng máy bay chỉ được sử dụng trong các máy bay có sử dụng động cơ đốt trong, các máy bay phản lực và các động cơ tuốc bin sử dụng kerosin làm nhiên liệu

Xăng máy bay có tính bay hơi thấp hơn so với xăng Mogas và không bay hơi nhanh, đây là thuộc tính quan trọng để sử dụng ở các cao độ lớn Những hỗn hợp xăng máy bay ngày nay sử dụng cũng giống như khi chúng lần đầu tiên được sử dụng trong những năm khoảng 1950 - 1960 Chỉ số ốctan cao thu được

là nhờ sự bổ sung của tetraetyl chì (viết tắt tiếng Anh: TEL), một chất tương đối độc đã bị ngừng sử dụng cho ô tô ở phần lớn các nước trong những năm 1980 Thành phần dầu mỏ chính được sử dụng trong pha trộn xăng máy bay là alkylat,

nó là hỗn hợp của các loại izôốctan khác nhau, và một số các nhà máy lọc dầu

sử dụng cả reformat

Xăng máy bay hiện nay có vài loại với sự phân biệt theo nồng độ chì cực đại trong xăng Do TEL là một phụ gia khá đắt, một lượng cực tiểu của nó thông thường được thêm vào nhiên liệu để nó đạt chỉ số ốctan yêu cầu, vì thế thông thường trên thực tế nồng độ của nó thấp hơn mức cực đại

Avgas 80/87: có ít chì nhất, cực đại là 0,5 gam chì trên 1 galông Mỹ, và nó được sử dụng trong các động cơ có tỷ số nén rất thấp

Avgas 100/130: là xăng máy bay có chỉ số ốctan cao hơn, chứa tối đa 4 gam chì trên 1 galông Mỹ, hay 1,12 gam/lít

Avgas 100LL: chứa tối đa 2 gam chì trên một galông Mỹ, hay 0,56 gam/lít,

và là xăng máy bay phổ biến nhất 100LL (LL trong tiếng Anh là ít chì) được tạo

ra để thay thế cho Avgas 100/130

Trong quá khứ, các loại xăng máy bay khác cũng được sử dụng trong quân

sự, chẳng hạn như Avgas 115/145 Lưu ý rằng chỉ số ốctan của xăng máy bay không thể so sánh trực tiếp với các chỉ số ốctan của xăng Mogas, do các động cơ thử nghiệm và phương pháp thử được sử dụng để xác định chỉ số này trong hai trường hợp là khác nhau Đối với xăng máy bay, số đầu tiên (nhỏ hơn) là cấp trộn nghèo, và số thứ hai (lớn hơn) là cấp trộn giàu Đối với xăng Mogas, chỉ số

"ốctan" thông thường được biểu diễn như là chỉ số chống nổ, nó là trung bình của chỉ số ốctan, dựa trên các nghiên cứu và phương pháp thử động cơ, hay (IR+IM)/2

Để hỗ trợ phi công xác định nhiên liệu trong máy bay của họ, các chất nhuộm màu được thêm vào nhiên liệu 80/87 có màu đỏ, 100/130 có màu xanh lục, và 100LL có màu lam, trong khi đó nhiên liệu máy bay phản lực, JET A1, là trong suốt hay vàng nhạt thì không được nhuộm màu

Nhiên liệu dầu máy bay Kerosin Hiện nay, hầu hết các máy bay phản lực, máy bay quân sự và một số máy bay dân dụng thế hệ cũ sử dụng dầu máy bay kerosin làm nhiên liệu

Loại nhiên liệu được dùng cho các máy bay dân dụng trên thế giới là dạng kerosene Jet A1 tương ứng F-35 của khối OTAN, ở Hoa Kỳ thì dùng cho máy bay dân dụng này là loại Jet A tương tự như loại Jet A1 ở trên nhưng điểm cháy của nó cao hơn (-40oC thay vì -47oC)

Đối với dạng thứ hai cho phép tồn chứa rất an toàn trong những khoang chứa của máy bay Còn loại thứ ba thì có nhiệt độ sôi đầu rất thấp khoảng 70oC, thực chất đây là sản phẩm thu được từ việc phối trộn của phân đoạn naphta nhẹ với Kerosene

Ngoài ra nhiên liệu phản lực còn có nhiều dạng khác nhau phục vụ cho những mục đích khác nhau như là nhiên liệu có nhiệt năng cao dùng cho hoả tiễn

Ảnh hưởng của thành phần hydrocacbon đến quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ phản lực

Nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực được chế tạo từ phân đoạn kerosene hoặc từ hỗn hợp giữa phân đoạn kerosene và phân đoạn xăng

Đặc điểm cơ bản nhất của nhiên liệu dùng cho động cơ phản lực là có tốc

độ cháy lớn, dễ dàng tự bốc cháy ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất nào, cháy điều hoà, không bị tắt trong dòng khí có tốc độ lớn, nghĩa là quá trình cháy phải có ngọn lửa ổn định Về phương diện này, cấu trúc của buồng đốt có tính chất vô cùng quan trọng quyết định đến tính ổn định của ngọn lửa, nhưng thành phần hoá học của nhiên liệu đảm bảo phải có nhiều hydrocacbon parafinic mạch thẳng cũng tạo ra điều kiện bốc cháy dễ và tốc độ cháy mong muốn Thành phần các hydrocacbon trong nhiên liệu còn ảnh hưởng đến nhiệt năng của quá trình cháy, đó là một tiêu chuẩn quan trọng đảm bảo khả năng tạo nên công suất lớn khi sử dụng nhiên liệu trong các động cơ phản lực Về tính chất này các hydrocacbon thơm kém hơn các hydrocacbon parafinic và naphtenic

Để đảm bảo yêu cầu về nhiệt cháy của nhiên liệu phản lực trên 10.200 kcal/kg thì thành phần nhiên liệu phải có nhiều parafin và naphten

Tuy nhiên quan trọng hơn cả là các naphtenic nhiều vòng bởi vì nếu tăng cường thành phần parafin mạch thẳng thì sẽ làm tăng khả năng mất tính linh động của nhiên liệu ở nhiệt độ thấp, điều này rất nguy hiểm đối với các máy bay phản lực hoạt động ở tầm cao (lên cao 10.000m nhiệt độ khí quyển hạ xuống -

56oC) trong khi đó các naphten vẫn ở trạng thái lỏng vừa đảm bảo việc cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt không bị gián đoạn, và có nhiệt cháy cũng không kém

gì các parafin

Quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ phản lực đòi hỏi nhiên liệu phải cháy hoàn toàn, không được phân hủy trước khi cháy tạo nên các cặn cacbon, bám vào buồng đốt ở gần tuy-e, hoặc bám vào nến điện ở gần lổ phun nhiên liệu làm thay đổi hình dạng và kích thước ban đầu của chúng Về mặt này, các hydrocacbon thơm có nhiệt độ sôi cao (chủ yếu là loại nhiều vòng có trong

phân đoạn) có xu hướng tạo tàn và cặn cốc rất mạnh còn các parafin bao giờ cũng có khả năng cháy hoàn toàn và ít có xu hướng tạo tàn, tạo cốc

1.2.2.2 Nhiên liệu tên lửa

Trong lịch sử phát triển tên lửa đẩy [7,8,17], các cường quốc vũ trụ trên thế giới như Mỹ, Nga, Nhật, Pháp, Trung Quốc chỉ sử dụng hai loại động cơ tên lửa đẩy: động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng và động cơ tên lửa nhiên liệu rắn Do ưu điểm dễ điều khiển và điều khiển chính xác, nên hiện nay khoảng 90 % tên lửa đẩy trên thế giới sử dụng động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng, còn lại sử dụng động

cơ nhiên liệu rắn, động cơ tên lửa nhiên liệu rắn thường được sử dụng trong quân sự nhiều hơn

Qua nhiều nghiên cứu [7], các nhà khoa học đã rút ra kết luận: ngoài không gian vũ trụ không có không khí (không có khí Ôxy), động cơ muốn làm việc nhất thiết phải có hai chất kết hợp chất O (chất oxy hóa) và chất cháy G

Động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng đã sử dụng hàng loạt các chất G sau: kerosin (hỗn hợp hyđrôcacbon), NH3 lỏng, C2H5OH, N2H4 lỏng, hyđrô lỏng,

CH3N2H3, (CH3)2N2H2 và các chất O - Ôxy lỏng, H2O2, HNO3, Flo lỏng, ClF3

lỏng, N2O4 lỏng

Sự khác nhau về tính chất của các chất oxy hoá làm cho đặc tính của nhiên liệu cũng khác nhau Nhiên liệu trên cơ sở oxy hoá lỏng, axit nitric và hyđroperoxyt rất khác nhau về đặc trưng nhiệt năng, tính chất sử dụng cho dù cùng với một loại chất cháy

Các chất oxy hoá O của nhiên liệu tên lửa được chia thành các nhóm sau:

1 Axit nitric, axit nitric trộn với oxyt nitơ, tetranitro metan

Chất oxy hoá dùng 97 – 99% HNO3 ở Mỹ với chỉ danh MPD – 579, dùng HNO3 trộn với 15-20% oxyt nit với chỉ danh MPD – 25568 Người ta cũng dùng chất O với hỗn hợp gồm NO – N2O3 – N2O4 và tetranitrro metan C (NO2)4 với

20 – 30% N2O4

2 Oxy lỏng và dung dịch ozone trong oxy lỏng

Oxy lỏng là chất oxy hoá đầu tiên được dùng trong kỹ thuật tên lửa và là một trong những chất oxy hoá cơ bản hiện nay Mới đây ở Mỹ công bố kết quả dùng dung dịch 20-25% O3 trong oxy lỏng làm chất oxy hoá trong kỹ thuật tên lửa cho hiệu quả cao hơn oxy lỏng

3 Flo lỏng

Chất oxy hoá này gần đây được dùng ở Mỹ trong động cơ tên lửa Về hiệu qủa thì flo lỏng cũng giống như các chất oxy hoá ở trên Tuy nhiên sử dụng có hạn chế do khó bo qun (nhiệt độ sôi Ts là -188,3oC), vận chuyển và sử dụng động c với chất oxy hoá này

4 Hợp chất có chứa flo hoạt hoá

Các hợp chất có oxy của flo như F2O, FNO

Các hợp chất halogen của flo như ClF3, BrF5, FClO3

Hợp chất chứa nitơ của flo như N2F4 đã được chế tạo ở Mỹ với qui mô công nghiệp

Hợp chất flo mặc dù có độ dẫn nhiệt trong hỗn hợp nhiên liệu nhỏ hơn flo, nhiệt độ sôi cao hơn flo, nhưng vẫn dùng được dưới dạng lỏng hoặc dung dịch trong các chất oxy hoá dạng lỏng khác ở nhiệt độ phòng

5 Axit Cloric HClO4 dưới dạng các dẫn xuất của nó

Axit Cloric là hợp chất kém bền, nhưng được đề nghị dùng dưới dạng dung dịch 8-12% trong axit HNO3.Trong dung dịch này nó tồn tại dưới dạng peclorat

Hiện nay được dùng chủ yếu làm chất phù trợ nhiên liệu một hợp phần dùng trong động c khởi động đối với máy bay, cũng như động cơ nhiên liệu tên lửa lỏng hàng không

Chất oxy hoá được sử dụng thực tế là oxy lỏng, axit nitric và các oxyt của

nó

7 Axit nitric và các oxyt nitơ

Để làm chất oxy hoá trong nhiên liệu tên lửa lỏng người ta thường dùng axit HNO3 98-99% Trong các tài liệu nước ngoài gọi đây là axit nitric bốc khói trắng Axit nitric được sử dụng có chứa số lượng khác nhau oxyt nitơ N2O4 Chất oxy hoá trên c sở axit nitric còn gồm các oxyt nitơ

8 Chất O của nhiên liệu tên lửa phòng không của Việt Nam 20K và 27I

AK-Chất oxy hoá kiểu AK là hỗn hợp axit HNO3 đặc với N2O4 lỏng và hỗn hợp chất

ức chế ăn mòn trong H2O

Con số 20 và 27 chỉ phần trăm khối lượng oxyt ni t, chữ cái I và K chỉ hệ ức chế

ăn mòn trên cơ sở iốt và H3PO4, HF

AK-27I có màu vàng sẫm Khi hạ nhiệt độ, cường độ mầu của chất O giảm

đi, còn khi tăng nhiệt độ cường độ mầu lại tăng lên Điều này liên quan đến sự dịch chuyển cân bằng phân rã của N2O4

Động cơ tên lửa nhiên liệu rắn hiện đại trên thế giới hiện nay sử dụng nhiều loại nhiên liệu rắn, mà theo cấu trúc vật lý thì ta có thể chia ra làm 2 lớp:

- Nhiên liệu hai gốc: là hỗn hợp dạng rắn của các chất mà phân tử của chúng có chứa chất đốt và chất oxi hóa

- Nhiên liệu hỗn hợp: là hỗn hợp cơ học của chất đốt và chất oxy hóa

Trong lớp nhiên liệu thứ nhất phổ biến nhất là nhiên liệu làm từ thuốc phóng không khói balistit, thực chất là liên kết keo nitroxelulo C6H7O2(ONO2)3

với dung môi khó bay hơi như Nitroglixerin, Đinitrotoluen CH3C6H3(NO2)2, Đinitroetilenglikol Các chất nói trên có trong thành phần của mình cả chất cháy

và chất ôxi hóa Phương pháp chế tạo nhiên liệu này là phương pháp đùn ép có

sử dụng nhiều khuôn mẫu khác nhau

Lớp nhiên liệu rắn hỗn hợp thường sử dụng 3 thành phần cơ bản là chất đốt polime, chất oxy hóa tinh thể và chất kim loại bổ sung Kim loại bổ sung thường dùng là nhôm Al để tăng đặc tính năng lượng của nhiên liệu, tăng mật độ khối lượng và duy trì ổn định trong quá trình nhiên liệu cháy Số lượng nhôm Al bổ sung vào nhiên liệu có thể lên đến 15-20% khối lượng nhiên liệu Một số nước

sử dụng kim loại bổ sung không phải là Al mà là Be, Hidrua nhôm

Hiện nay trên thế giới một số nước sử dụng nhiên liệu trung gian giữa 2 lớp nhiên liệu trên, nghĩa là thêm vào nhiên liệu hai gốc các hoạt chất khác nhau, đặc biệt là chất oxy hóa dạng tinh thể như peclorat nhôm, …

Trong nhiên liệu rắn của tên lửa ngoài chất đốt và chất oxy hóa người ta thường thêm một số lượng nhỏ các chất hỗ trợ nhằm điều chỉnh tốc độ cháy, tăng độ ổn định cháy, tăng độ bền hóa học và tính chất cơ học

Hình 1.4 Sơ đồ ảnh hưởng khí thải TBB đến bầu khí quyển

a)Đối với máy bay:

- Chất cháy (xăng dầu máy bay chứa C, N, S và các phụ gia)

a Cơ chế hình thành NOx khi động cơ của TBB hoạt động

Thông thường trong thành phần nhiên liệu của các TBB đều có chứa nguyên tố N, động cơ TBB làm việc ở điều kiện nhiệt độ (hàng nghìn độ C) và

áp suất cao (hàng chục Mega Pascal) [8] Do vậy, các loại khí NOx khi động cơ của TBB hoạt động được sinh ra rất nhiều, trực tiếp thải ra môi trường xung quanh gây hại đến bầu khí quyển, đặc biệt làm thủng tầng ozone

NOx là tên gọi chung của oxyde nitơ gồm các chất NO, NO2, N2O và N2O5hình thành do sự kết hợp giữa oxy và nitơ ở điều kiện nhiệt độ cao Chất ô nhiễm này ngày càng được quan tâm và trong một số trường hợp, nó là chất ô nhiễm chính được chọn làm tiểu chuẩn khí thải giới hạn tính năng kỹ thuật của động cơ

Trong họ NOx thì NO chiếm tỉ lệ lớn nhất NOx chủ yếu do N2 trong không khí nạp vào động cơ tạo ra Nhiên liệu xăng hay Diesel chứa rất ít nitơ nên ảnh hưởng của chúng đến nồng độ NOx không đáng kể

Sự hình thành NO do oxy hóa nitơ trong không khí có thể được mô tả bởi

cơ chế Zeldovich Trong điều kiện hệ số dư lượng không khí xấp xỉ 1, những phản ứng chính tạo thành và phân hủy NO là:

O+N2 → NO+N (1.2) N+O2 → NO+O (1.3) N+OH → NO+H (1.4)

Sự hình thành NO phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ

N2+O2 → 2NO (1.5)

NO + HO2→ NO2 + OH (1.6)

NO2 + O → NO + O2 (1.7) Phản ứng tạo NO có tốc độ thấp hơn nhiều so với phản ứng cháy Nồng độ

NO cũng phụ thuộc mạnh vào nồng độ oxy Vì vậy trong điều kiện nhiệt độ cao

và nồng độ O2 lớn thì nồng độ NO trong sản phẩm cháy cũng lớn

b Cơ chế tạo thành CO, CO2 khi động cơ của TBB hoạt động

CO là một loại khí không màu, không mùi, không vị Trong phản ứng dây chuyền khi hỗn hợp nhiên liệu TBB bị đốt cháy, CO chỉ là một dạng sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa nhiên liệu hyđrocácbon tạo thành sản phẩm cuối cùng là CO2

RH→R→RO →RCO→CO (1.8)

Trong đó R là gốc hyđrocacbua

CO tạo ra sẽ bị ôxy hóa với tốc độ chậm tạo thành CO2

CO +OH → CO2+H (1.9) Tuy nhiên nhiều phản ứng thường không hoàn toàn do vậy trong sản phẩm cháy của TBB có mặt cả CO và CO2

c Cơ chế hình thành SOx

Tất cả các nguyên tố S trong nhiên liệu của TBB đều chuyển thành SOx

thông qua các phương trình phản ứng:

S+O2→ SO2 (1.10)

SO2+ OH-→HOSO2- (1.11) HOSO2- + O2 → HO2- + SO3 (1.12)

SO3 + H2O → H2SO4 (1.13) 1.3 Tổng quan các giải pháp giảm thiểu tác động của TBB đến bầu khí quyển

Nhiệm vụ khó khăn và khẩn cấp của ngành hàng không hiện nay là đạt được sự cân bằng giữa hai yêu cầu [6,14]: giảm thiểu lượng carbon trong khi vẫn đạt được sự tăng trưởng của mình Trong cuộc họp lần thứ 37 của Hội đồng ICAO được tổ chức tháng 9/2010 tại Montreal, Canađa, thỏa thuận toàn cầu đầu tiên giữa các chính phủ để ổn định lượng khí thải carbon đã được ký kết chính thức

Quá trình tiến tới một ngành hàng không xanh hơn đã đạt được một số thành tựu và người ta đang tiếp tục nghiên cứu để phát triển các công nghệ Pin nhiên liệu tiên tiến và công nghệ hyđrô hứa hẹn sẽ giảm bớt khí thải CO2 Ngành hàng không cũng không thể tránh khỏi sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, bởi vậy muốn tăng hiệu quả nhiên liệu của máy bay là phải giảm trọng lượng và cải thiện khí động lực học, thiết kế động cơ của máy bay và phát triển động cơ tiết kiệm nhiên liệu

Việc phát triển công nghệ khung và động cơ máy bay, giảm trọng lượng thông qua việc sử dụng cấu trúc composite tiên tiến, giảm sức kéo, đặc biệt bằng

việc ứng dụng công nghệ kiểm soát thổi gió từng lớp (laminar flow), hứa hẹn giảm được nhiên liệu đốt cho ngành hàng không trong tầm nhìn dài hạn

Bên cạnh đó, các phương pháp sử dụng nhiên liệu thay thế và nhiên liệu tái tạo cho ngành hàng không dân dụng đã được nhiều nước nghiên cứu, nhằm mục tiêu cả về lợi ích về mặt môi trường và vấn đề an ninh năng lượng Nghiên cứu

về tiềm năng cho nguồn năng lượng tái tạo trong ngành hàng không (PRESAV, 2003) đã chỉ ra rằng dầu diezen sinh học, hyđro hóa lỏng (H2) từ dầu lửa tổng hợp có thể phù hợp cho ngành hàng không

Không chỉ với máy bay mà ngay cả các phương tiện mặt đất hoạt động trong khu vực sân bay cũng cần hướng đến việc giảm phát thải, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Như vậy, đã đến lúc các nhà khoa học về khí quyển, nhà sản xuất máy bay, nhà quản lý không lưu phải hợp tác chặt chẽ hơn để giảm thiểu tác động của ngành hàng không đến khí hậu

Đường hàng không là nguồn gây ra khí nhà kính (như khí dioxitcarbon) gia tăng với tốc độ nhanh nhất và là nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu

Trong nỗ lực thu hẹp khoảng cách với ngành công nghiệp, năm 2007 Hiệp hội Vận tải hàng không quốc tế IATA đã công bố tầm nhìn đối với ngành hàng không để đạt được sự tăng trưởng carbon trung bình tiến tới tương lai carbon-free với chiến lược bốn trụ cột dựa vào đầu tư công nghệ, cơ sở hạ tầng và điều hành hiệu quả, các biện pháp kinh tế tích cực

Năm 2009, các thành viên của Hiệp hội Vận tải hàng không quốc tế IATA cam kết đạt được ba mục tiêu là cải thiện trung bình 1,5% hiệu quả nhiên liệu hàng năm đến năm 2020, từ năm 2020, tỷ lệ tăng trưởng carbon trung bình đạt được mức phát thải ròng và giảm một nửa mức phát thải ròng vào năm 2050 so với năm 2005

Ngành công nghiệp hàng không toàn cầu thống nhất với cách tiếp cận này

và thỏa thuận trên đã đưa ngành hàng không đi đầu trong lĩnh vực công nghiệp trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính

Quá trình tiến tới một ngành hàng không xanh hơn đã đạt được một số thành tựu và người ta đang tiếp tục nghiên cứu để phát triển các công nghệ Pin nhiên liệu tiên tiến và công nghệ hydro hứa hẹn sẽ giảm bớt khí thải

CO2 Pin nhiên liệu và nhà máy năng lượng hydro đã được thử nghiệm và bây giờ năng lượng đã có thể được sản xuất trong bộ điện dự phòng khẩn cấp, thay thế cho tuabin không khí trên máy bay Các bước tiếp theo sẽ liên quan đến hoạt động của hệ thống pin nhiên liệu nhỏ để tạo ra năng lượng điện

Đội máy bay mà phần lớn các nước trên thế giới hiện nay đang sử dụng được chế tạo bởi hai nhà sản xuất lớn là Boeing và Airbus Lượng nhiên liệu tiêu thụ của mỗi loại máy bay phụ thuộc chủ yếu vào loại động cơ và model máy bay

Trên cơ sở nghiên cứu lịch sử phát triển ngành hàng không thế giới, tác giả tổng hợp, xây dựng đề xuất các phương pháp giảm thiểu tác động khí thải của TBB đến bầu khí quyển gồm: giải pháp kỹ thuật, giải pháp kinh tế và giải pháp

và ứng dụng công nghệ vẫn còn một khoảng cách khá lớn

Đối với các hãng hàng không, một trong những mối quan tâm được ưu tiên hàng đầu là lượng nhiên liệu tiêu thụ vì giới hạn lợi nhuận trong hoạt động hàng không rất nhỏ và giá nhiên liệu thì ngày càng tăng trong khi giá vé máy bay thì phải giảm để bảo đảm tính cạnh tranh Trong khi nhiều hãng hàng không chuyển sang sử dụng các loại máy bay mới, tiết kiệm nhiên liệu hơn hoặc cải tiến máy bay để tăng hiệu quả nhiên liệu thì nhiều loại máy bay cũ, tiêu thụ năng lượng ít

hiệu quả vẫn được sử dụng vì niên hạn sử dụng của máy bay chở khách khá dài (khoảng 30 năm)

Do vậy, các nhà sản xuất máy bay và động cơ cần phải quan tâm đến việc phát triển công nghệ để giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ xuống mức tối thiểu Hiện chưa có tiêu chuẩn chứng nhận về hiệu quả nhiên liệu đối với ngành hàng không dân dụng

Từ khi máy bay phản lực được đưa vào sử dụng đã chứng minh sự phát triển của công nghệ động cơ và khung máy bay đã mở ra xu hướng cải thiện hiệu quả nhiên liệu tích cực Tuy nhiên các công nghệ tiên tiến hơn vẫn đang được nghiên cứu để phát triển xu hướng này

Sau đây chúng ta xem xét một hãng đã áp dụng thành công cải tiến phát triển công nghệ cho máy bay:

Airbus là công ty máy bay lớn đầu tiên nhận được chứng chỉ ISO 14001 Với dự án máy bay có thể tái chế, Airbus đang hướng tới chỉ tiêu 85% vật liệu của một máy bay có thể tái chế Họ cũng đã đặt ra mục tiêu năm 2020 giảm 50% lượng phát thải CO2 và 80% lượng NOx

Để đạt được các mục tiêu trên, Airbus đã tiến hành các thử nghiệm với nhiên liệu thay thế trên máy bay A380 và đang tập trung sâu vào nhiên liệu sinh học Hiện A380 là loại máy bay thương mại rộng rãi nhất, tiết kiệm nhiên liệu nhất và gây tiếng ồn ít nhất

Hình 1.5 Máy bay Airbus A380 Lượng nhiên liệu tiêu thụ của máy bay A380 là dưới ba lít/ hành khách/ 100km trong khi đó một chiếc xe hạng trung tiêu thụ khoảng 5,3 lít với khoảng

lâu dài để đạt tới sự tiết kiệm nhiên liệu vượt bậc này Trong vòng 40 năm qua, ngành công nghiệp hàng không đã giảm được 70% lượng nhiên liệu sử dụng

b) Phát triển động cơ

Phát triển động cơ yêu cầu một sự cân bằng phát thải giữa nhu cầu hoạt động (hiệu quả nhiên liệu) và lượng KHÍ NHÀ KÍNH (NOx, COx và HC) Việc cân bằng phát thải này cũng phải bảo đảm các mục tiêu vận chuyển an toàn, tin cậy, chi phí và tiếng ồn

c) Phát triển máy bay

Mục tiêu cải thiện hiệu quả động cơ cũng có thể đạt được thông qua cải tiến khung máy bay, cũng như cải tiến động cơ Máy bay phản lực dân dụng hiện đại nhất có cánh máy bay được cơ giới hóa ở mức thấp và được truyền động bởi 2 hoặc 4 động cơ quạt turbo ở phía dưới cánh Loại máy bay này tiết kiệm được 70% lượng nhiên liệu tính trên 1 hành khách-km so với 40 năm trước

Tỷ lệ tiết kiệm này đạt được phần lớn là nhờ cải tiến động cơ, phần còn lại

là do cải tiến thiết kế khung máy bay Cấu hình máy bay hiện tại đã được cải tiến rất nhiều nhưng vẫn cần tiếp tục cải thiện

Trong giai đoạn tới đây, các vật liệu composite nhẹ sẽ được sử dụng cho phần lớn cấu trúc của máy bay, hứa hẹn giảm được đáng kể khối lượng của máy bay và đem lại lợi ích trong việc đốt cháy nhiên liệu

Việc sử dụng composite, ví dụ trên máy bay Boeing 787 (đang trong giai đoạn thử nghiệm) sẽ có thể làm giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ tới 20%

Những phát kiến khác, như sử dụng các cánh máy bay nhỏ, thiết bị điều khiển luồng không khí ở thân máy bay và giảm trọng lượng đã được các nhà sản xuất nghiên cứu và có thể giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ tới 7%

Tuy nhiên việc ứng dụng trên thực tế còn gặp nhiều hạn chế, ví dụ trên chặng bay ngắn, lượng nhiên liệu bổ sung để đốt cháy do trọng lượng của cánh máy bay nhỏ sẽ không còn mang tính tiết kiệm

Công nghệ thổi gió từng lớp (giảm khung máy bay bằng việc kiểm soát lớp ranh giới) sẽ có thêm tác dụng tạo hiệu quả về mặt khí động lực cho khung máy

bay, đặc biệt cho máy bay tầm xa Công nghệ này cho phép mở rộng lớp ranh giới phẳng của luồng không khí tĩnh trên cơ cấu khí động lực

Gần đây, những hệ thống này đã là chủ đề cho các công việc nghiên cứu tuy nhiên phải cần thêm nhiều thời gian mới được áp dụng vào thực tế Công nghệ này có thể cho phép nhiên liệu đốt giảm 10-20% (Braslow, 1999)

Năm 2001, nhóm công nghệ GbD (Xanh hơn bằng công tác thiết kế) của Hội Hàng không hoàng gia đã xem xét những khả năng công nghệ tương lai cho

sự phát triển dài hạn của công nghiệp hàng không và các lợi ích có thể về mặt môi trường Những khái niệm được xem xét bao gồm cấu hình máy bay thay thế như Blended Wing Body và Laminar Flying Wing, và việc sử dụng bộ phát điện quạt (roto mở) Nghiên cứu đã kết luận rằng những loại máy bay này có thể cho phép giảm đáng kể lượng nhiên liệu đốt so với thiết kế máy bay thông thường có cùng tải trọng

Phát thải cả NOx và CO2 có thể giảm thêm nhờ khung máy bay tiên tiến và

hệ thống đẩy cho phép giảm nhiên liệu đốt

Trong hệ thống đẩy, rotor mở cho phép giảm đáng kể lượng nhiên liệu đốt qua động cơ quạt turbo được sử dụng đặc trưng cho máy bay phản lực chở khách hiện nay Tuy nhiên tốc độ máy bay bị giảm dưới tốc độ máy bay phản lực do giới hạn tốc độ đầu cánh quạt và vì vậy công nghệ này chỉ phù hợp với đường bay ngắn và trung bình, khi yêu cầu về tốc độ không phải là điều quan trọng nhất

Chiều dài đường bay trung bình toàn cầu năm 2005 là 1239 km (ICAO 2006) và có nhiều chuyến bay có khoảng cách ít hơn con số trung bình này rất nhiều Tuy nhiên, tiếng ồn rotor từ những thiết bị này có thể cần được kiểm soát

để bảo đảm nằm trong giới hạn cho phép

Tóm lại, phát triển công nghệ khung và động cơ máy bay, giảm trọng lượng thông qua việc sử dụng cấu trúc composite tiên tiến, giảm sức kéo, đặc biệt bằng việc ứng dụng công nghệ kiểm soát thổi gió từng lớp, hứa hẹn giảm được nhiên liệu đốt cho ngành hàng không trong tầm nhìn dài hạn Những phát

minh được các lợi thế so với các sản phẩm hiện tại và đáp ứng yêu cầu an toàn

và tiêu chuẩn tin cậy

1.3.2 Giải pháp kinh tế

Lần đầu tiên, các hãng hàng không quốc tế đã đồng ý cắt giảm phát thải khí nhà kính trên quy mô toàn cầu Mặc dù số lượng giảm thấp hơn so với yêu cầu của các nhà vận động vì môi trường nhưng đó được coi là bước tiến lớn trong quá trình đấu tranh không mệt mỏi của họ

Tháng 6/2013, Hiệp hội vận tải hàng không quốc tế (IATA) [12,14] thông qua nghị quyết kêu gọi chính phủ các nước trên thế giới thống nhất biện pháp quản lý carbon dioxide phát thải từ đường hàng không Nghị quyết sẽ có hiệu lực từ năm 2020

Ủy ban châu Âu (EC) nhấn mạnh rằng các hãng hàng không cần và sẽ phải trả tiền cho giấy phép carbon áp dụng với những chuyến bay cất và hạ cánh bên trong biên giới của châu Âu Theo hệ thống kinh doanh khí thải hiện tại, các công ty phải xin giấy phép cho mỗi tấn carbon họ thải ra trong quá trình sản xuất Một số giấy phép được cấp miễn phí, một số khác được bán đấu giá Tuy nhiên, các công ty có lượng khí thải lớn thường nới định mức carbon thông qua việc tham gia những dự án cắt giảm khí thải do Liên hợp quốc tiến hành ở những nước đang phát triển như đầu tư vào năng lượng gió, năng lượng mặt trời hoặc bỏ tiền mua lại lượng khí thải nhà kính từ những doanh nghiệp nhỏ hơn không sử dụng hết định mức Một số chính phủ như Mỹ, Trung Quốc và Ấn Độ đang ra sức phản đối việc các hãng hàng không của họ phải trả tiền cho EU để được bay

Trong những năm gần đây, các hãng hàng không đã tiêu tốn nhiều tiền mua máy bay thế hệ mới thân thiện với môi trường hơn vì tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả hơn và xả ít khí thải hơn Một số hãng đã thử nghiệm sử dụng các loại nhiên liệu sinh học, nhiên liệu sạch xanh Chuyên ngành hàng không cũng không ngừng cải tiến để góp phần bảo vệ môi trường

1.3.3 Phát triển nhiên liệu sạch thay thế

Tháng 6/ 2012, trong khuôn khổ Hội nghị cấp cao của Liên hợp quốc về phát triển bền vững (the United Nations Conference on Sustainable Development) gọi tắt là Rio+20, các hãng hàng không Aeroméxico (Mexico), GOL (Brazil, Air Canada và Porter Airlines (Canada), các hãng chế tạo máy bay Airbus, Boeing, Bombardier (Canada), Embraer (Brazil); các công ty sản xuất nhiên liệu sinh học ASA, Curcas, SkyNRG ,UOP và các sân bay quốc tế ở các thành phố Montreal , Toronto, Mexico City, Sao Paulo và Rio de Janeiro đã phối hợp thực hiện một tuyến bay quốc tế lịch sử với máy bay dùng toàn nhiên liệu sinh học đặt tên là "Đường bay đến tương lai bền vững”

Tuyến bay này nối liền trụ sở Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO) ở thành phố Montreal của Canada với thành phố Rio de Janeiro của Brazil đã đưa Tổng Thư ký ICAO, Raymond Benjamin, cùng nhiều quan chức của tổ chức, Brazil và đại diện các hãng hàng không cùng đại diện các hãng chế tạo máy bay thế giới tới tham dự Hội nghị này

Hình 1.6 Biểu tượng phát triển bền vững Tuyến bay chia làm bốn chặng Trong chặng thứ nhất phái đoàn dùng máy bay Bombardier Q400 cũa hãng Porter Airlines chạy bằng hỗn hợp 50/50 dầu camelina và dầu xăng Sau đó phái đoàn chuyển sang Airbus A319 của Canada chạy bằng nhiên liệu làm từ dầu ăn do hãng SkyMRG cung cấp Tới New Mexico phái đoàn chuyển sang máy bay Boeing 777-200 của hãng Aeroméxico chay bẵng nhiên liệu do hãng ASA sản xuất từ camelina, jatropha và dầu ăn đã dùng Chặng cuối tử São Paulo tới Rio de Janero ( Brazil) được thực hiện với

máy bay Boeing 737-800 của hãng Brazil GOL Airlines chay bẳng dầu bắp loại không ăn được và dầu ăn đã dùng rồi do hãng UOP cung cấp

Sự thành công của các chuyến bay hoàn toàn bằng nhiên liệu sinh học trên đây và khẳng định nhiên liệu sinh học bền vững cho ngành hàng không đã trở thành hiện thực

Các nhiên liệu sinh học - dùng để thay thế nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và thải nhiều khí thải gây hiệu ứng nhà kính - có thể giúp ngành hàng không đáp ứng các mục tiêu giảm khí thải mà không tranh dành các nguồn tài nguyên đất và nước với sản xuất lương thực

Thành công này cũng chuyển tải thông điệp của ngành vận tải hàng không quốc tế cam kết trách nhiệm bảo vệ môi trường trong khi thúc đẩy vai trò xúc tác phát triển kinh tế xã hội, đem lại lợi ích to lớn cho cộng đồng và nền kinh tế toàn cầu Thông điệp này cũng kêu gọi các chính phủ hỗ trợ các nhà sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững tăng sản lượng nhiên liệu này

Sự hỗ trợ về nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới cũng như các nguồn nhiên liệu sinh học bền vững và cải thiện cơ sở hạ tầng hàng không có ý nghĩa tối quan trọng để ngành hàng không tiếp tục vai trò tích cực thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội và giảm tối đa tác động xấu đến môi trường

Trong ngành hàng không thế giới, hiện có nhiều dự án thay thế xăng dầu bằng nhiên liệu sinh học Sử dụng loại nhiên liệu mới này, máy bay có thể bay nhanh hơn, xa hơn và ít gây hại cho môi trường hơn

Lần đầu tiên trong lịch sử, một chiếc máy bay cỡ nhỏ loại Diamond DA42

sử dụng hoàn toàn nhiên liệu sinh học đã bay thử thành công mỹ mãn tại Triển lãm hàng không thế giới (ILA) ở thủ đô Berlin, CHLB Đức

Người đề xuất dự án sử dụng hoàn toàn nhiên liệu sinh học chiết xuất từ loài tảo để bay thử chiếc máy bay Diamond DA42 chính là nhà công nghệ sinh học Otto Pulz ở bang Brandenburg (Đông Đức)

Loại nhiên liệu sinh học mà Otto Pulz hy vọng sẽ biến cho các chuyến bay thân thiện với môi trường hơn Theo ông, nhiên liệu sinh học sẽ dần dần thay thế xăng dầu trong ngành hàng không dân dụng thế giới

Theo Hiệp hội vận tải hàng không quốc tế, trong đó bao gồm 230 hãng hàng không từ 140 quốc gia, thì đến năm 2020, 15% nhiên liệu hàng không sẽ

có nguồn gốc sinh học, còn vào năm 2040, số lượng nhiên liệu sinh học sẽ đạt 50% Theo tính toán thì chi phí cho nhiên liệu chiếm khoảng 30% - gần 150 tỷ USD mỗi năm – điều này có nghĩa là các hãng hàng không thương mại có cơ hội tuyệt với để ít phụ thuộc vào giá dầu tăng

Hầu hết các hãng hàng không lớn, bao gồm Lufthansa, Virgin Atlantic, Qantas và Alaska Airline đã đưa ra các chương trình về sử dụng nhiên liệu sinh học, tiến hành các chuyến bay thử nghiệm sử dụng nhiên liệu này Ngành công nghiệp cũng tập trung vào việc tạo ra một nhiên liệu thế hệ mới – thân thiện với môi trường và có hiệu suất ổn định Nhiên liệu sinh học thế hệ mới được sản xuất từ sinh khối, không dùng làm thức ăn, không phải là các loại ngũ cốc hay các loại đậu Nhóm sử dụng nhiên liệu hàng không thân thiện môi trường, bao gồm 20 hãng hàng không và 4 nhà sản xuất máy bay cam kết chỉ sử dụng loại nhiên liệu này

Nhiều nhà cung ứng hàng đầu trong thị trường nhiên liệu sinh học thế hệ mới, bao gồm các công ty Amyris, ClearFuels, Sapphire Energy, Solazyme, Solena Fuels tập trung vào việc sản xuất nhiên liệu hàng không, thường xuyên hợp tác với các hãng hàng không và các nhà sản xuất máy bay

Các ông lớn dầu mỏ cũng quan tâm đến thị trường này Vào tháng 2 năm

2011, chi nhánh của tập đoàn nhiên liệu hàng không British Petroleum thực hiện

kế hoạch sáng lập nhà máy lớn nhất trên thế giới về sản xuất nhiên liệu hàng không từ cây Jatropha , một loài thực vật chứa hàm lượng dầu cao (40%) có nguồn gốc từ Trung Mỹ Nhà máy sẽ được xây dựng ở Brazil hợp tác với các hãng Airbus, Brazil’S TAM Airlines và Brazil EcoDiesel

Nhiên liệu từ loài tảo Dưới ánh sáng Mặt trời, loài tảo nhỏ xíu này chuyển hóa CO2 trong không khí thành dầu Nhà công nghệ sinh học Otto Pulz dự kiến sẽ nuôi tảo bằng khí thải CO2 lấy từ các nhà máy nhiệt điện