چرا صنعت هوانوردی باید فراتر از کربن زدایی نگاه کند تا تغییرات آب و هوایی را جدی بگیرد

2 سپتامبر 2022 – توسط کایران تایت، گفتگو-پرواز مسئول حدود 5 درصد از تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان است. اعتبار: Wichudapa/Shutterstock

هوانوردی تجاری به سنگ بنای اقتصاد و جامعه ما تبدیل شده است. این به ما امکان می دهد کالاها و افراد را به سرعت در سراسر جهان حمل کنیم، بیش از یک سوم تجارت جهانی را از نظر ارزش تسهیل می کند و از 87.7 میلیون شغل در سراسر جهان پشتیبانی می کند. با این حال، ماشین‌های پرنده 80 تنی که می‌بینیم با سرعتی نزدیک به مافوق صوت در آسمان‌هایمان پرواز می کنند، آثار زیست محیطی جدی را نیز به همراه دارند.

مقاله مروری اخیر تیم راه‌حل‌های امیدوارکننده‌ای را که صنعت هوانوردی می‌تواند در حال حاضر برای کاهش آسیب‌های پرواز به سیاره ما ارائه دهد، برجسته می‌کند. صرفاً تغییر مسیرهایی که ما پرواز می کنیم می تواند کلید کاهش شدید تأثیرات آب و هوا باشد.

هواپیماهای مدرن بنزین سفید را می سوزانند تا نیروی محرکه رو به جلو مورد نیاز برای غلبه بر نیروی پسا و تولید بالابر تولید کنند. بنزین سفید یک سوخت فسیلی با چگالی انرژی عالی است که انرژی زیادی به ازای هر کیلوگرم سوخته فراهم می کند. اما هنگام سوختن، مواد شیمیایی مضر آزاد می شود: عمدتاً دی اکسید کربن (CO2)، اکسیدهای نیتروژن (NO2)، بخار آب و ذرات معلق (ذرات ریز دوده، خاک و مایعات).

هوانوردی به طور گسترده به دلیل ردپای کربن خود شناخته شده است، به طوری که صنعت 2.5٪ در CO2 جهانی سهم دارد. در حالی که برخی ممکن است استدلال کنند که این در مقایسه با سایر بخش‌ها کمرنگ است، کربن تنها مسئول یک سوم تأثیر کامل آب و هوای هوانوردی است. انتشارات غیر CO2 عمدتاً NOₓ و مسیرهای یخی ساخته شده از بخار آب هواپیما دو سوم باقی مانده را تشکیل می دهند.

با در نظر گرفتن همه گازهای گلخانه ای هواپیما، پرواز مسئول حدود 5 درصد از تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان است. با توجه به اینکه 89 درصد از جمعیت هرگز پرواز نکرده‌اند، تقاضای مسافر هر 20 سال دو برابر می‌شود و سایر بخش‌ها با سرعت بیشتری کربن‌زدایی می‌کنند، پیش‌بینی می‌شود که این تعداد سر به فلک بکشد.

هواپیماها بیشتر وقت خود را در ارتفاعات کروز (33000 تا 42000 فوت) جایی که هوا رقیق است می گذرانند تا نیروی پسا به حداقل برسد.در این ارتفاعات، هواپیمای NOₓ با مواد شیمیایی موجود در اتمسفر برای تولید ازن و از بین بردن متان، دو گاز گلخانه‌ای بسیار قوی، واکنش نشان می‌دهد. این ازن ناشی از هوانوردی را نباید با لایه ازن طبیعی که در بالاترین سطح قرار دارد و از زمین در برابر اشعه های مضر UV محافظت می کند، اشتباه گرفت. متأسفانه، انتشار NOₓ هواپیماها به دلیل تولید ازن باعث گرم شدن بیشتری نسبت به خنک شدن ناشی از کاهش متان می شود. این منجر به یک اثر گرم شدن خالص می شود که 16٪ از کل تأثیر آب و هوای هوانوردی را تشکیل می دهد.

همچنین، هنگامی که دما به زیر 40 درجه سانتیگراد می رسد و هوا مرطوب است، بخار آب هواپیما روی ذرات موجود در اگزوز متراکم می شود و یخ می زند. این یک ابر یخی به نام contrail را تشکیل می دهد. Contrails ممکن است از یخ ساخته شده باشد، اما آب و هوا را گرم می کند زیرا گرمای ساطع شده از سطح زمین را به دام می اندازد. contrails مسئول 51 درصد از گرم شدن آب و هوا در صنعت هوانوردی است. این بدان معنی است که آنها بیشتر از همه گازهای گلخانه ای که از زمان شروع پرواز با موتور انباشته شده اند، سیاره را گرم می کنند.

بر خلاف کربن، انتشار غیر CO2 از طریق فعل و انفعالات با هوای اطراف باعث گرم شدن می شود. تأثیر آب و هوای آنها بسته به شرایط جوی در زمان و مکان انتشار تغییر می کند.

دو مورد از امیدوارکننده‌ترین گزینه‌های کوتاه‌مدت، مسیریابی بهینه از نظر آب و هوا و پرواز سازنده هستند.

مسیریابی بهینه از نظر آب و هوا شامل مسیریابی مجدد هواپیما برای جلوگیری از مناطقی از جو است که به ویژه به آب و هوا حساس هستند – برای مثال، جایی که هوای مرطوب به خصوص باعث ایجاد رگه‌هایی با عمر طولانی و مخرب می‌شود. تحقیقات نشان می دهد که برای افزایش اندک در مسافت پرواز (معمولاً بیش از 1-2٪ از سفر)، تأثیر خالص آب و هوای یک پرواز را می توان تا حدود 20٪ کاهش داد.

اپراتورهای پرواز همچنین می توانند با پرواز در فرمت، ضربه هواپیمای خود را کاهش دهند، به طوری که یک هواپیما 1 تا 2 کیلومتر پشت سر دیگری پرواز می کند. هواپیمای دنباله‌روی هواپیمای جلویی را موج‌سواری می‌کند که منجر به کاهش 5 درصدی CO2 و سایر انتشارات مضر می‌شود.

اما پرواز در سازند می تواند گرمایش غیر CO2 را نیز کاهش دهد. هنگامی که دودهای اگزوز هواپیما با هم همپوشانی دارند، انتشار گازهای گلخانه ای در آنها جمع می شود. هنگامی که NO2 به غلظت معینی می رسد، میزان تولید ازن کاهش می یابد و اثر گرمایش کند می شود.

و هنگامی که contrail ها تشکیل می شوند، با جذب بخار آب اطراف رشد می کنند. در پرواز سازندی، کانترهای هواپیما برای بخار آب با هم رقابت می کنند و آنها را کوچکتر می کند. با جمع‌بندی هر سه کاهش، پرواز سازند می‌تواند تأثیر آب و هوا را تا 24 درصد کاهش دهد.

کربن زدایی هوانوردی زمان می برد

صنعت هوانوردی روی مقابله با انتشار کربن متمرکز شده است. با این حال، برنامه‌های فعلی صنعت برای رسیدن به صفر خالص تا سال 2050 متکی به افزایش بلندپروازانه 3000 تا 4000 برابری در تولید سوخت پایدار هوانوردی (SAF)، طرح‌های جبران‌ساز کربن مشکل‌ساز و معرفی هیدروژن است.