هل ستكون الرحلات الجوية الطويلة الخالية من الذنب ممكنة يومًا ما؟ وهنا ما نعرفه

يواجه الطيران صعودًا حادًا نحو مستقبل أكثر اخضرارًا. ورغم أنها، مثل العديد من الصناعات الأخرى، التزمت بخفض التلوث الذي يؤدي إلى الانحباس الحراري الكوكبي بحلول عام 2050، فإنها ليست على المسار الصحيح للوصول إلى هدفها ــ ويرجع ذلك في الأساس إلى عدم وجود طرق واضحة للقيام بذلك.

ورغم أن هذا القطاع يمثل حاليا نحو 2.5% من انبعاثات الكربون العالمية، فإن تأثيره الفعلي على المناخ أعلى في واقع الأمر، بسبب انبعاث غازات دفيئة أخرى وتشكل مسارات تكثيف تحبس الحرارة بفعل المحركات النفاثة. وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن يرتفع الطلب على السفر الجوي بشكل مطرد، مع تضاعف حجم الأسطول العالمي من الطائرات التجارية بحلول عام 2042، وفقًا لشركة بوينج.

“من خلال المقياس الأكثر استخدامًا – انبعاثات الكربون – تكمن مشكلة السفر الجوي في أنه لا ينمو فحسب، بل من الصعب جدًا أيضًا إزالة الكربون، لذلك من المتوقع أن يكون مسؤولاً عن حصة متزايدة من الميزانية حيث تعمل الصناعات الأخرى على تقليل انبعاثاتها بشكل أسرع. يقول غاري كريشلو، رئيس المحللين التجاريين في شركة الاستشارات AviationValues. “إن جوهر مشكلة إزالة الكربون هو أننا لم نعثر بعد على مصدر طاقة غير كربوني يمكنه تكرار كثافة الطاقة لوقود الطائرات بالحجم والتكلفة والسلامة والموثوقية التي يحتاجها الطيران العالمي.”

تعد الرحلات الجوية المتوسطة والطويلة من أكبر المسببات، حيث تمثل 73% من انبعاثات الكربون الناتجة عن الطيران. وفقًا لاتحاد بيئة الطيران، وهي مجموعة بريطانية غير ربحية تراقب التأثير البيئي للطيران، فإن رحلة العودة من لندن إلى بانكوك يمكن أن تنتج انبعاثات أكثر مما يمكنك توفيره باتباع نظام غذائي نباتي لمدة عام.

مع استمرار أزمة المناخ، بدأت المخاوف بشأن الطيران لمسافات طويلة في التأثير على خيارات السفر، مما دفع الكثيرين نحو رحلات أقل ضررًا بالقرب من المنزل. ولكن من الطبيعي أن نتساءل متى وما إذا كانت رحلة الطيران الطويلة “الخالية من الذنب” – رحلة مستدامة حقًا – ستكون متاحة.

البحث عن SAF

هدف الصناعة بشكل أكثر تحديدًا هو الوصول إلى صافي الصفر بحلول عام 2050 – حيث ستخفض أكبر قدر ممكن من التلوث الذي يؤدي إلى الاحتباس الحراري، وإذا بقي أي شيء، فإنها ستزيل تلك البقايا من الغلاف الجوي. ولكن كيف تخطط للوصول إلى هناك؟

يقول جوكشين شينار، أستاذ علوم الطيران: “التقنيات التي ندرسها هي بشكل أساسي وقود الطيران المستدام، والذي يتم استخدامه اليوم بمستوى ضئيل للغاية، واثنتين أخريين يمكن أن نعتبرهما أكثر تقدمًا بعض الشيء: الكهرباء والهيدروجين”. هندسة الطيران في جامعة ميشيغان.

وقود الطيران المستدام، أو SAF، هو نوع من وقود الطائرات البديل الذي يمكنه الحد من انبعاثات الكربون بنسبة تصل إلى 80٪. لها بصمة كربونية منخفضة لأنها عادة ما تكون مصنوعة من النباتات التي امتصت ثاني أكسيد الكربون (CO2) خلال حياتها. عند حرقه، يعود ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، في حين يؤدي حرق كيروسين وقود الطائرات التقليدي المصنوع من الوقود الأحفوري إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون الذي كان محبوسًا في السابق.

يمكن إنشاء القوات المسلحة السودانية من عدة مصادر، بما في ذلك الطحالب والهيدروجين والتقاط ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء، ولكن على المدى القصير، وفقًا لجينار، فإن القوات المسلحة السودانية الواعدة تأتي من النفايات، مثل زيوت الطهي المستعملة.

وتقول: “يمكننا أن نأخذ ذلك ونحوله من خلال بعض العمليات الكيميائية إلى هيدروكربونات”.

“وقود الطائرات هو أيضًا مادة هيدروكربونية، وبسبب هذا التشابه، أصبحنا قادرين على استخدام SAF في المحركات التي لدينا اليوم دون تعديلها”.

ومع ذلك، فإن جزءًا صغيرًا فقط – حوالي 0.1٪ – من جميع وقود الطائرات المستخدم اليوم هو SAF، على الرغم من أن اتحاد النقل الجوي الدولي (IATA)، وهو الاتحاد التجاري لشركات الطيران العالمية، يأمل أن يتمكن من خفض تلوث مناخ الطيران بنسبة 65٪ بحلول عام 2050. السبب وراء الاعتماد البطيء هو أنه لا يزال أكثر تكلفة – ما بين 1.5 إلى 6 أضعاف سعر وقود الطائرات العادي. ولن يكون خفض الأسعار ممكناً إلا من خلال زيادة الإنتاج بشكل كبير، فضلاً عن الضغوط السياسية. وكلاهما قد يستغرق سنوات.

والمشكلة الأخرى هي أن اللوائح الحالية تمنع المحركات النفاثة من العمل بنسبة 100% من القوة الدافعة القوية (SAF).

ويقول ريان فاوسيت، مدير الاستدامة البيئية في شركة بوينج: “إننا نشكل شراكات ونحاول التأثير على السياسة، ولكن يوجد حاليًا حد أقصى للمزج بين القوات المسلحة السودانية يبلغ 50%”. “الشيء الجميل في القوات المسلحة السودانية هو ذلك [using amounts of] وقد ثبت أنه وقود “منخفض” بنسبة تصل إلى 50% – ولا يلزم إجراء أي تغييرات على أي شيء. العمل الذي يجب القيام به الآن هو النظر إلى الأعلى [SAF content] يمزج. قد تكون الإجابة أننا لا نحتاج حقًا إلى تغيير أي شيء، أو أننا بحاجة إلى إجراء بعض التحديثات على مكونات معينة.

وأكدت كل من شركتي Boeing وAirbus، اللتين تمتلكان معًا أكثر من 90% من حصة سوق الطائرات التجارية، لشبكة CNN أنه بحلول عام 2030، ستكون جميع طائراتهما الجديدة متوافقة مع SAF بنسبة 100%. وفي هذه الأثناء، يجري اختبار التكنولوجيا المتاحة. أقلعت أول رحلة عبر المحيط الأطلسي مدعومة بنسبة 100% من القوات الجوية السودانية في 28 نوفمبر، والتي تديرها شركة فيرجن أتلانتيك من لندن إلى نيويورك.

على أمل الهيدروجين

عند استخدامه لتشغيل طائرة، لا يزال SAF ينتج انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنفس الطريقة التي ينتج بها وقود الطائرات العادي. لكي نصبح خاليين من الانبعاثات أثناء الطيران، يبدو أن التكنولوجيا الواعدة حاليًا هي الهيدروجين – وهو وقود نظيف الاحتراق من شأنه أن يقلل التلوث الناتج عن عوادم الطائرات، ولكنه ليس صديقًا للمناخ تمامًا حتى الآن.

يقول أندرياس شيفر، أستاذ الطاقة والنقل في جامعة كوليدج لندن: “من الناحية الواقعية، قد يتم طرح طائرات هيدروجينية أصغر حجمًا في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي”. “لكننا سنحتاج إلى الانتظار حتى عام 2040 أو بعد ذلك حتى يتم طرح طائرات أكبر.”

قد تحلق بعض الطائرات التي تعمل بالهيدروجين في السماء حتى قبل ذلك، حيث تعمل العديد من الشركات حول العالم على تحديث الطائرات الحالية باستخدام تكنولوجيا خلايا وقود الهيدروجين – مثل شركة Cranfield Aerospace، التي ستبدأ رحلات تجريبية على طائرتها الأحادية السطح Britten-Norman Islander المحولة في عام 2024. .

يوضح شيفر: “يوجد خزان هيدروجين على متن الطائرة في خلية وقود، والذي يحول الهيدروجين إلى كهرباء، والذي يدفع بعد ذلك المحركات الكهربائية على متن الطائرة”.

لكن بالنسبة للرحلات الطويلة، ستحتاج الطائرات إلى إعادة تصميمها بالكامل. ويقول: “يتطلب هذا تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا الدبابات”. “في الوقت الحالي، يتم تخزين معظم وقود الطائرات في الأجنحة. لكن الهيدروجين السائل بارد جدًا -253 درجة مئوية، أو -423 فهرنهايت – لذا فأنت بحاجة إلى خزان بمساحة سطحية صغيرة جدًا لتقليل فقدان الحرارة والتبخر. في الأجنحة، ستكون مساحة السطح هائلة وسينفجر الجناح بأكمله بسبب تراكم الضغط.

وهذا يعني أن الدبابات ستحتاج إلى الدخول في جسم الطائرة – وهذا يعني تحديات تقنية. ولكن إذا تم حل هذه المشكلة، فإن الهيدروجين سيؤتي ثماره، كما يقول الخبراء.

يقول جينار: “يتألق الهيدروجين في الواقع عند استخدامه على طائرات أكبر”. “إنه خفيف جدًا من حيث الكتلة، لكنه يشغل مساحة كبيرة. ولهذا السبب نحتاج إلى النظر في تصميمات الطائرات الجديدة التي تحتوي على مساحة كافية لها. هذا حقًا وقت مثير للغاية، لأن تصميمات الطائرات الجديدة التي تتطلب كميات أكبر من الهيدروجين يمكن أن تؤدي إلى طائرات لا تبدو مثل ما لدينا اليوم.

كانت شركة إيرباص نشطة بشكل خاص في تطوير واختبار الدفع الهيدروجيني. وقال متحدث باسم شركة إيرباص لشبكة CNN: “طموحنا هو وضع طائرة تعمل بالهيدروجين في الخدمة بحلول عام 2035”. “على المدى المتوسط، نعتقد أن الهيدروجين لديه القدرة على تقليل التأثير المناخي للطيران بشكل كبير.”

في عام 2020، كشفت إيرباص عن العديد من الطائرات النموذجية التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية، بما في ذلك طائرة تقليدية على شكل “أنبوب وجناح” قادرة على حمل ما يصل إلى 200 راكب، ونوع أكثر تطرفًا من “الجناح المخلوط” ذو الحجم المماثل، حيث تندمج الأجنحة مع الجناح. الجسم الرئيسي للطائرة. إنه تصميم يتم تطويره من قبل شركات أخرى أيضًا، مثل JetZero ومقرها كاليفورنيا، والتي لديها هدف طموح يتمثل في وضع طائرة ذات أجنحة مختلطة في الخدمة بحلول عام 2030. ويعتقد المهندسون أنها ستوفر انخفاضًا بنسبة 50٪ في حرق الوقود والانبعاثات. بفضل الشكل المبتكر.

بوينغ ليست خارج السباق أيضًا، لكنها لا ترى أن طائرة الهيدروجين بعيدة المدى قاب قوسين أو أدنى. يقول فوسيت، في إشارة إلى الصاروخ الذي سيشغل مهمة أرتميس مون: “لدينا خبرة كبيرة في مجال الهيدروجين، فنحن المنشئ الأساسي للخزان الرئيسي في نظام الإطلاق الفضائي التابع لناسا”. “لكن بناء واعتماد خزانات الهيدروجين للطيران التجاري لا يخلو من التحديات. يشغل الهيدروجين مساحة كبيرة ومن الصعب احتواؤه وتحريكه. وفي الرحلات الجوية المتوسطة والطويلة المدى، لا نراها كمصدر مباشر للدفع حتى عام 2040. وربما بشكل أكثر واقعية، عام 2050 وما بعده.

عندما تقلع طائرات الهيدروجين من الأرض، ستكون خالية من الانبعاثات، لكن هذه لن تكون القصة بأكملها. يقول كريتشلو، محلل الطيران: “من المهم أن نأخذ في الاعتبار أنه على الرغم من أن الهيدروجين لا يصدر أي انبعاثات من الناحية الفنية من وجهة نظر الكربون عند استخدامه، فمن وجهة نظر كوكبية عامة، فإن التأثير البيئي لإنتاجه مهم”. ويضيف أن معظم الهيدروجين المنتج اليوم يأتي من الوقود الأحفوري، وأن البنية التحتية لتخزين وتوصيل الهيدروجين إلى حيث تحتاج إليه الطائرات التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية لم يتم بناؤها وتشغيلها بعد.

الكهربائية وما بعدها

إذا كان حلمك هو رحلة عبر المحيط الأطلسي على متن طائرة كهربائية شبه صامتة، فقد تضطر إلى الانتظار لفترة أطول مما تعتقد: “إن الفيزياء تعترض طريقك في مرحلة ما بسبب كثافة طاقة البطاريات ووزنها”، كما يقول فوسيت من شركة بوينغ. . “أنت تحمل وزن تلك البطارية طوال الرحلة – فهي لا تنخفض أثناء استخدامها. سنحتاج إلى رؤية تغييرات في ترتيب الحجم [in batteries] بالنسبة لنا للنظر في تلك الرحلات الطويلة. في هذه المرحلة، أود أن أقول إن هذا من أجل جيل المستقبل.

ويعتقد جينار أنه سيتم طرح الطائرات الكهربائية بالكامل في وقت مبكر من عام 2040، لكنها ستقتصر على الطائرات الإقليمية، بسعة تصل إلى 100 راكب. وتقول: “على المدى الطويل، يمكن للطائرات ذات الجسم العريض أن تعتمد على الكهرباء الخفيفة، لكن التأثير الأكبر سيأتي من الهيدروجين ووقود الطيران المستدام”.

يوافق شيفر. ويقول: “إذا دخلت الطائرات الكهربائية حيز الاستخدام خلال العقدين المقبلين، فسوف تكون مخصصة لتطبيقات السوق المتخصصة والمدى الأقصر”. “بالنسبة للطائرات الأكبر حجمًا، يلزم إجراء تغيير تدريجي في كيمياء البطارية، وبعض الشركات التي خرجت بآفاق مثيرة لذلك توقفت فجأة عن الوجود. لذلك فهي سوق متقلبة بعض الشيء.” ومع ذلك، يمكننا الوصول إلى هناك في نهاية المطاف، ويضيف: “بطاريات الليثيوم الهوائية [lighter than current lithium-ion batteries, though with inherent engineering challenges that have yet to be solved] لديها طاقة محددة مماثلة لوقود الطائرات. ولكن سيكون الطريق طويلاً للحصول عليها، ومن المؤكد أنه ليس بحلول عام 2050.

وقبل ذلك، سيكون عليك البحث في مكان آخر. قبل عام 2050، من المرجح أن يكون جعل الطيران أكثر استدامة عبارة عن مزيج من الأشياء، وفقًا لفوسيت: “المزيد من المحركات الموفرة للوقود، والطائرات الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود، والكفاءة التشغيلية”.

ويقول: “نحن نعمل مع الهيئات التنظيمية ونعمل على التقنيات التي تسمح لنا بالحصول على مسارات طيران أكثر كفاءة”، مضيفًا أن هذه المسارات يجب أن تقلل من استخدام الوقود – وبالتالي الانبعاثات – بنسبة 5 إلى 10٪. وبالنسبة للرحلات الطويلة، فقد وصف القوات المسلحة السودانية بأنها “الطائرة الكبيرة”.

ويضيف أن هناك فرصة للصناعة للبدء في تسويق هذه الرحلات الجوية متعددة الحلول والأكثر استدامة – ويجب أن يتزامن هذا الدافع التسويقي مع جاهزية الطائرات للعمل على 100٪ من القوات المسلحة السودانية.

يقول: “أعتقد أننا سنشهد هذا التحول خلال السنوات الخمس المقبلة – أولاً، سنرى رحلات تجريبية طويلة المدى على متن طائرات SAF بنسبة 100%، وبعد ذلك ستبدأ في رؤية الخدمة المنتظمة”. .

“هدفنا هو أن تكون الطائرة جاهزة في عام 2030، وأعتقد أن سلسلة التوريد ستكون أيضًا جاهزة لدعم تلك الرحلات الجوية.”

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com