我们可以使用我们的污水来推动我们的喷气机吗？

对于许多应用，液体燃料仍然是飞机和大型船舶的最实用的能源供应应用是明显的例子。有可能避免对这些应用使用化石燃料，因为有很多方法可以生产生物燃料。但我们不能以有竞争力的价格生产生物燃料，使化石燃料作为主导选择。

因此，一群美国的研究人员研究了将食物垃圾转化为喷射燃料的前景。化学上，结果是优异的，生产材料可以与一点标准喷射燃料混合，以满足所有调节标准。在经济上，这种情况几乎是如此伟大，只在五年前的价格上工作。但是，废物将在大气中放置甲烷的事实，因为它衰减的掉多于抵消喷射燃料在混合物中产生的二氧化碳。所以碳上的价格可以改变等式。

食物（和其他东西）燃料

这里的工作侧重于所谓的“湿废物”，其中包括食物垃圾，动物粪和污水等东西。正如您所希望的那样，我们产生了很多这些东西，作者估计其总能量含量每年大致相当于10亿加仑的喷射燃料。由于存在的水量，直接将这种浪费直接转换为任何类型的燃料，这是极其能力，因为必须丢弃水。然而，可以将废物放入无氧环境中，并将细菌转化为甲烷。

作者侧重于什么是中断这种过程。如果在正确的条件下培养细菌，它们不会完全分解所有较长的复杂脂肪。相反，它们会停止在那些细胞中大部分碳的一点处于相对较短的分子的形式，这些碳是四到八个碳。这些通常具有连接到碳链的一端的氧气，使其弱酸。

化学上，可以使这些分子以一种方式反应，其中两个弱酸合并到单一分子中，在该过程中释放水和单一分子二氧化碳。所得分子现在几乎是长度的两倍（两种四种碳分子将熔化以形成七种碳分子并释放其他碳作为CO₂）。并且这使得射流燃料中典型的碳氢化合物附近的长度。

长一点的分子仍然有氧，有两种方法可以摆脱它。一种是用氢气和廉价催化剂进行简单反应，将氧气以水的形式释放出来。另一种方法是进一步融合另一种弱酸分子，形成更复杂的分支结构。(该过程还需要与氢反应，反应完成后将该物质转化为纯碳氢化合物。)研究人员证明，只要有合适的催化剂，这两种反应都能很好地进行，并产生一种与航空燃料性质相似的碳氢化合物混合物。

所以研究人员现在有了一个过程。将废物送入细菌消化器，阻止细菌产生甲烷，并从消化器中分离短脂肪酸。然后，让它们进行几次反应，就会得到一种可以用作燃料的碳氢化合物混合物。

准备好喷气机

当然，航空主管部门为确保飞行和地面作业的安全而设计的飞机燃油的构成有一些相当具体的要求。这两种工艺生产的燃料在某些关键方面与标准航空燃料不同，比如燃点和凝固点，它们分别决定了燃料在高温和低温下的行为。

如果把这些生物燃料控制在总飞机燃料组合的10%以下，这就不是问题了。但是如果你想制造一个以生物燃料为主的混合物，就会产生问题。然而，这两种不同的反应以相反的方式产生不同的产物(例如，一种产生高闪点液体，另一种产生低闪点液体)。因此，通过将这两种燃料混合在一起，就有可能制造出一种超过70%的生物燃料的飞机燃料混合物。

由于这些反应的产品在沿途的几个步骤中纯化，因此结果也是燃烧燃烧的燃料，烟灰产量下降约65％。它的能量密度略高于传统的喷射燃料，这可能对某些应用有用。

所有的催化剂和条件都成功了，研究人员转向了一个相当关键的问题:成本是多少?他们估计这种生物燃料的价格约为每加仑2.50美元，与标准的航空燃料相当。这个数字并非不合理，过去几年航空燃油价格也高于这个水平，但自2014年以来，价格就没有达到过这个水平。

计算碳

但是，如果您考虑碳排放，事情会大大转移。就是因为，如果没有转移其他用途，食物垃圾将最终进入垃圾填埋场并产生甲烷，这是比二氧化碳更有效的温室气体。结果，将该碳转移到燃料和燃烧它避免了那些甲烷排放。在宏伟的事物方案中，这不仅仅是抵消石油来自石油的最终燃料混合物的30％，导致生物燃料/喷射燃料混合产生负排放。

如果有碳价格或低碳燃料的某种信贷，这可以抵消基于石油的喷气式燃料之间的一些价格差异，并使生物燃料盈利所需的价格。现在，美国没有碳价格，虽然有些州。作者将其数字插入了估计加州低碳燃料标准系统下的信用的公式，他们发现他们的生物燃料在避免排放中价值3.71美元/加仑。

这里的一个问题是，在很多情况下，食物浪费无论如何都不允许向大气中释放甲烷。其中很多被用作生产生物柴油的原料，所以在进入垃圾填埋场之前会被转移。现在有一些垃圾填埋场可以收集他们原本会释放的甲烷，并将其用于发电。因此，飞机燃料的生产最终可能会与用于其他碳中性燃料加工的食物垃圾竞争。

我很想看到粪便和污水的计算重复进行。它们可能不像食物垃圾一样含有相同的能量，但污水处理比填埋需要更多的成本，所以经济上可能会有所不同。

PNAS，2021. DOI：10.1073 / PNAS.2023008118.（关于Dois.）。