Het gebruik van duurzame kerosine veroorzaakt veel minder roetuitstoot en daardoor ook minder condensatiesporen achter het vliegtuig, die uitgroeien tot cirruswolken. Dat blijkt uit experimenteel onderzoek in Duitsland.
Dat is een belangrijke ontdekking, want die cirruswolken kunnen urenlang blijven hangen en kaatsen warmtestraling die van de aarde komt, weer omlaag. De streepvormige wolken dragen op die manier bij aan het broeikaseffect.
Als meer vliegtuigen op duurzame kerosine gaan vliegen, brengt dat dus niet alleen de CO2-uitstoot terug, maar wordt de opwarming van de aarde door de luchtvaart ook nog op een andere manier beperkt: door minder wolkenvorming.
De onderzoekers van het DLR en NASA hebben de resultaten van hun experimenten donderdagavond gepubliceerd in een gratis toegankelijk artikel in het vakblad Communications Earth & Environment.
Meetvliegtuig
Er wordt ook veel gerekend en gemodelleerd aan dit onderwerp, maar de DLR- en NASA-onderzoekers gingen heel praktisch aan de slag. Ze tankten een testvliegtuig van het Duitse onderzoeksinstituut DLR vol met een bepaald kerosinemengsel en lieten daar een ‘meetvliegtuig’ achteraan vliegen.
Dat deden ze in twee meetsessies. De eerste op een locatie van het DLR in het Zuid-Duitse Oberpfaffenhofen. De andere vond plaats vanaf Ramstein Air Base bij Kaiserslautern, waar het DLR samen met het Amerikaanse NASA meetvluchten uitvoerde.
Achter elkaar aan vliegen
Dat moet een mooi gezicht zijn geweest: twee middelgrote vliegtuigen die achter elkaar aan vliegen. Het achterste toestel heeft meetapparatuur aan boord en vliegt meerdere malen door de ‘pluim’ van het voorste toestel heen, om op die manier de samenstelling van de uitlaatgassen van het vliegtuig te meten.
‘We vlogen met ons meetvliegtuig achter het voorstel toestel aan en hebben metingen gedaan op verschillende afstanden variërend van vijf tot veertig kilometer’, mailt hoofdonderzoeker Christiane Voigt, onderzoeker bij het DLR en hoogleraar aan de Johannes Gutenberg-Universität Mainz. ‘Op die manier maten we het gehalte aan CO2 en stikstofoxiden in de uitlaatgassen, maar ook de hoeveelheden aerosolen en ijskristallen.’
Roetdeeltjes en ijskristallen
Vooral die laatste twee soorten deeltjes zijn interessant: aerosolen is hier een ander woord voor roetdeeltjes en ijskristallen ontstaan doordat het vele water dat vrijkomt bij de verbranding, vrijwel direct condenseert op de kiemen van roet, die eveneens uit de straalmotor komen.
De zwevende waterdruppeltjes bevriezen op deze hoogte (de experimenten zijn gedaan op 8 tot 12 kilometer hoogte) waar de temperatuur ver onder het nulpunt is. Het resultaat is dus - vanaf de grond gezien - een lange witte streep, het condensatiespoor, dat grotendeels bestaat uit ijskristallen.
Afgewerkte frituurvetten
Bij hun verschillende testvluchten vulden de onderzoekers het voorste toestel steeds met een verschillend kerosinemengsel - een blend. De ene keer bijvoorbeeld met 59 procent gewone fossiele kerosine en 41 procent duurzame kerosine, gemaakt uit afgewerkte frituurvetten; de andere keer met 70 procent gewone kerosine gemengd met 30 procent duurzame brandstof.
Harde cijfers
Van tevoren was al het vermoeden dat duurzame kerosine zorgt voor minder roetuitstoot dan conventionele brandstof. Maar de Duitsers en Amerikanen hebben voor het eerst harde cijfers verzameld hierover, door systematisch de roetuitstoot te meten, en de hoeveelheid ijskristallen.
De resultaten zijn bemoedigend. Vliegtuigen die op duurzame kerosine vliegen, stoten 50 tot 70 procent minder roetdeeltjes en ijskristallen uit dan bij gewone kerosine. De getallen variëren omdat er is gemeten aan verschillende kerosinemengsels.
Gebruik duurzame kerosine opvoeren
Dit is goed nieuws omdat de luchtvaartsector van plan is de komende jaren het gebruik van duurzame kerosine op te voeren. Het is namelijk een goede manier om de CO2-uitstoot snel een beetje terug te dringen.
Cirrusbewolking draagt bij aan broeikaseffect
Maar dit onderzoek laat zien dat de invoering van deze alternatieve brandstoffen dus nog op een andere manier een positief effect heeft: namelijk door het sterk verminderen van de condensatiesporen en dus de cirrusbewolking die daaruit ontstaat.
Volgens recente berekeningen draagt cirrusbewolking als gevolg van de uitstoot van vliegtuigen zelfs twee keer zoveel bij aan de opwarming van de aarde als de CO2-uitstoot van diezelfde vliegtuigen.
Wij denken dat het wijdverbreide gebruik van duurzame vliegtuigbrandstoffen zal helpen om de klimaateffecten van de luchtvaart aanzienlijk te verminderen
Aromaten
Ook denken de onderzoekers te begrijpen waaróm duurzame kerosine veel minder roetuitstoot veroorzaakt. Dat heeft alles te maken met zogeheten aromaten, cyclische koolwaterstofmoleculen die in fossiele kerosine wel tot 25 procent van het moleculenmengsel kunnen uitmaken. Het zijn die aromaten die door onvolledige verbranding veranderen in roetdeeltjes. In die nieuwe kerosine, gemaakt van reststoffen, zitten weinig tot geen aromaten. Vandaar de veel lagere roetvorming.
Flinke uitdaging voor luchtvaart
Dit experimentele werk levert belangrijke inzichten voor het verduurzamen van de luchtvaart. Want het is inmiddels meer dan duidelijk: die sector heeft een flinke uitdaging om zijn CO2-uitstoot snel en fors te gaan terugdringen. Vliegtuigen vliegen nu eenmaal op kerosine van fossiele oorsprong en elke vlucht brengt dus extra CO2 in de lucht. Naar schatting draagt de luchtvaart wereldwijd voor 3,5 procent bij aan de CO2-uitstoot.
Netto uitstootvrij
Hoe de luchtvaart rond 2050 netto uitstootvrij moet zijn, heeft het Nederlandse NLR onlangs beschreven. Op termijn komen er elektrische vliegtuigen voor de kortere routes, en over een jaar of tien wellicht vliegtuigen op waterstof. Tot die tijd moeten we het hebben van steeds zuiniger toestellen en motoren, maar vooral van de bredere invoering van SAF’s (sustainable aviation fuels).
Regelgeving
‘Wij denken dat het wijdverbreide gebruik van duurzame vliegtuigbrandstoffen zal helpen om de klimaateffecten van de luchtvaart aanzienlijk te verminderen’, zegt Voigt. ‘Wat ook zal helpen is regelgeving die afdwingt dat het gehalte aan aromaten van de brandstoffen omlaaggaat.’
Openingsfoto Verkeersvliegtuig met condensatiesporen, veroorzaakt door kleine deeltjes uit de straalmotoren, die snel veranderen in ijskristallen. Foto DLR / Christiane Voigt
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.