Paul Scherrer研究所PSI和瑞士初创企业metafels正在开发一种生产可持续航空燃料(SAF)的新工艺。目前，双方正在合作建设和运营PSI园区的第一个试验工厂，以验证该技术，并为在不久的将来大规模商业部署做好准备。
PSI和元燃料公司已经制定了自己的目标，即开发和推广一种从可再生资源中生产廉价合成煤油的有效工艺。该计划是利用水、可再生电力和可持续来源的二氧化碳生产高质量的航空燃料。这种可持续的替代品与现有的喷气发动机兼容，可以作为传统化石煤油的混合物，也可以最终作为主要燃料。
与元燃料团队合作，PSI的研究人员提出了一种催化工艺，不仅避免了使用化石原料，而且提供了优越的选择性，换句话说，与其他SAF技术相比，提高了收率/转化率。此外，它使可再生能源的使用比替代SAF工艺更有效。PSI和元燃料的科学家们希望使用新的专有燃料特技燃料(aerobrewTM)来关闭碳循环，实现航空运输中的净零。
元燃料公司联合创始人Saurabh Kapoor解释说:“与传统燃料相比，我们的技术有可能根据生产地点的不同，将生命周期内的碳排放量减少80%至95%。”该技术所需的二氧化碳要么来自直接空气捕获(DAC)，要么来自非食品生物质，如林业或作物残余物。水电解法利用风能或太阳能等可再生电力生产绿色氢。“我们使用氢气和二氧化碳，通过中间的绿色甲醇生产合成煤油。”
长期合作
十多年来，元燃料的联合创始人一直致力于开发战略和技术，以支持从化石燃料向可再生能源的过渡。三位联合创始人Leigh Hackett、Saurabh Kapoor和Ulrich Koss不仅在这一领域拥有丰富的科学和商业专业知识，而且在整个能源领域也拥有丰富的经验。他们此前曾致力于解决与能源系统脱碳相关的复杂挑战。如今，航空业给他们带来了新的挑战。
metafels公司带着明确的商业计划和技术路线与PSI接洽。“你能做这种事吗?”这是一个看似简单的问题。PSI能源系统集成(ESI)实验平台负责人Marco Ranocchiari回忆道:“首先，我们显然必须在实验室中进行许多相关实验。“它成功了，我们可以证实我们的科学概念。我们能够利用催化反应开发出一种从绿色甲醇中生产合成煤油的工艺，同时实现比替代SAF技术更好的选择性。”
元燃料和PSI目前正在推进项目的下一阶段，在此期间将建造和运行一个试验工厂。该试验工厂将采用两个集装箱模块的形式，安装在PSI园区的ESI平台上，并与现有的基础设施集成。目标是验证该技术，以便在不久的将来为大规模商业应用做好准备。
PSI与工业界和其他研究伙伴合作，利用ESI平台开发和演示促进碳中性能源系统的流程。这里的重点是能源转换过程，将可再生能源和原料转化为可广泛应用的可用能源，包括运输燃料。
最消耗能源的旅行方式
航空旅行约占全球二氧化碳排放量的2%至3%。尽管人们越来越意识到飞行对环境的影响，但公众对航空旅行的兴趣仍然很高，航空交通也将进一步增加。为了实现《巴黎气候变化协定》的目标，并在未来几年实现航空旅行的碳中和，对替代方案的深入研究已经在进行中。
合成煤油的替代品确实存在，比如电池和氢气。然而，电动汽车中使用的锂离子电池的重量能量强度非常低，因此需要大量的质量才能提供所需的能量。对于每公斤都很重要的中长途飞行来说，电池实在太重了。此外，需要对机场物流进行巨大调整，以快速和同时为多架飞机充电。
另一方面，尽管液氢的重量能量密度比传统煤油高，但它的体积能量密度却低了四分之一左右。因此，氢动力飞机需要更大的油箱容量才能提供相应的能量。为了克服这一问题，空客正在开发一种混合技术，一方面在燃气轮机中燃烧氢气，另一方面在燃料电池中将其转化为电能。然而，这将涉及飞机的全面重新设计，包括燃料系统和喷气推进装置。
“液态合成煤油的优势在于，它可以直接集成到现有的机场基础设施中，也可以用于传统的喷气式发动机中，”Marco Ranocchiari解释道。“所以不需要替换现有的机队，化石煤油可以逐渐被合成煤油取代。”
然而，二氧化碳排放只占航空旅行对环境影响的三分之一左右。例如，凝结痕迹的形成也同样重要。喷气发动机在燃烧化石煤油时，也会排放出煤烟颗粒和其他凝结核。在低温和高海拔地区，这些冰会立即形成冰晶，在天空中形成凝结痕迹。在某些条件下，这可能导致人造云的形成，即飞机产生的尾迹卷云。尽管其中一些云可以让可见光几乎完好无损地穿过，但它们非常有效地反射和吸收来自地球表面的红外线，防止辐射逃逸到外太空。
Marco Ranocchiari解释说:“例如，合成燃料的分子组成使操纵燃烧过程成为可能，并显著减少煤烟颗粒的形成。”最新的研究结果表明，这不仅有助于减少地球的净变暖，还有助于改善当地机场的空气质量。
