Eerste tests met volledig duurzame vliegtuigbrandstof

Voor het eerst vinden er tests plaats met bestaande typen vliegtuigmotoren die draaien op 100 procent duurzame brandstof. De eerste proeven zijn afgelopen week op de grond gedaan bij Airbus in Toulouse, de eerste meetvluchten vinden begin april plaats bij onderzoeksinstituut DLR in Duitsland.

Van plantaardige oliën kun je prima brandstof maken. Maar wat vindt de straalmotor van een vliegtuig ervan als je het spul erin stopt? Precies dat onderzoeken Airbus, DLR, Rolls-Royce en Neste in het nieuwe onderzoeksproject ‘Emissions and Climate Impact of Alternative Fuels’ (ECLIF3).

Ze willen weten of de motor goed blijft draaien; hoe hij presteert; wat het betekent voor de uitstoot van de straalmotor en hoeveel CO₂-uitstoot er wordt vermeden.

Groene brandstoffen

Het onderzoek is belangrijk voor de verduurzaming van de luchtvaart. Net als andere bedrijfstakken moet die zo snel mogelijk de uitstoot van broeikasgassen terugdringen. Er komen weliswaar hybride en elektrische vliegtuigen aan, maar die technologie is nog verre van volwassen. Zou je groene brandstoffen (de term SAF's raakt snel ingeburgerd, sustainable aviation fuels) in gewone vliegtuigmotoren zou kunnen stoppen, dan zou dat de verduurzaming van de luchtvaart een flinke zet in de juiste richting geven.

En het ís mogelijk: de luchtvaartsector kan in het jaar 2050 emissievrij zijn, zo becijferde onder meer het Koninklijke Nederlandse Lucht- en Ruimtevaartcentrum onlangs (lees ook: ‘Zo kan de luchtvaart in Europa duurzaam worden’).

Oliën en vetten

Wat is er, om te beginnen, precies duurzaam aan de vliegtuigbrandstof die wordt gebruikt? In het ECLIF3-project werken de partners met de duurzame brandstof HEFA-SPK (hydroprocessed esters and fatty acids, synthetic paraffinic kerosine), een synthetische kerosine die Neste maakt uit plantaardige oliën en vetten.

Bij de verbranding hiervan komt natuurlijk wel CO₂ in de lucht, maar de koolstof hiervan was tijdens het leven van de planten vastgelegd uit de lucht. Netto brengt het gebruik van deze brandstof dus geen CO₂ in de lucht, anders dan bij fossiele kerosine het geval is. Die komt uit de grond en brengt dus verse koolstof, die eerst in de bodem zat, in de lucht.

50 procent

Een dergelijke brandstof op plantaardige basis was al goedgekeurd voor gebruik in straalmotoren, maar alleen als je het bijmengt bij gewone kerosine, tot hoogstens 50 procent. Voor het eerst wordt nu onderzocht wat er gebeurt als je pure ‘biobrandstof’ in een motor doet. ‘De eerste proeven, met een motor op de grond, laten zien dat die prima draait op de duurzame brandstof’, vertelt Patrick Le Clercq van het Duitse onderzoeksinstituut voor de luchtvaart DLR. ‘Dit is ook wat we verwachtten. Maar je moet het dan nog wel laten zien met praktijkproeven.’

Pakkingen en O-ringen

Een paar jaar terug was al aangetoond dat de modernere vliegtuigmotoren overweg kunnen met een mengsel van 50 procent gewone (fossiele) kerosine met 50 procent synthetische kerosine, gemaakt van plantaardige oliën. ‘Het is weer nét wat anders om alleen de duurzaam geproduceerde kerosine in een motor te gebruiken. Deze brandstof bevat geen aromaten, alleen het paraffine-deel van de kerosine. Je wil bijvoorbeeld zeker weten dat pakkingen en O-ringen in de motor hier goed tegen bestand zijn.’ Van de synthetische kerosine is de verwachting zelfs dat de prestaties beter zullen zijn dan van fossiele brandstof, vanwege de andere samenstelling.

Rolls-Royce-motoren

Voor begin april staan bij een locatie van DLR in het zuidoosten van Duitsland de eerste vluchten gepland met een Airbus A350-900, een groot, modern verkeersvliegtuig. De beide Rolls-Royce Trent XWB-motoren draaien dan op de plantaardige brandstof.

Deze Airbus kiest niet in zijn eentje het luchtruim, maar hij krijgt een kleiner vliegtuig achter zich aan. Deze Falcon 20-E van het DLR gaat precies in het kielzog van de Airbus vliegen (maar uiteraard buiten de gevaarlijke turbulentie) en heeft apparatuur aan boord die de samenstelling van de uitlaatgassen kan meten.

Deze video van het achtervolgende vliegtuig laat mooi zien hoe dat werkt:

IJskristallen en roet

‘We zijn vooral benieuwd naar de hoeveelheid ijskristallen die uit de motoren komt en uit de hoeveelheid roet. Van deze duurzame brandstof is bekend dat hij minder roetuitstoot veroorzaakt’, zegt Le Clercq. Minuscule ijsdeeltjes uit vliegtuigmotoren leiden tot zogeheten vliegtuigstrepen of condenssporen (contrails) en die kunnen weer een aanzet vormen tot hoge cirrusbewolking, die bijdraagt aan de opwarming van de aarde, ‘Modelberekeningen van klimaatwetenschappers en atmosfeeronderzoekers laten zien dat de bijdrage van ijskristallen een grotere invloed heeft op de opwarming van de aarde dan de CO₂-uitstoot van de luchtvaart’, aldus Le Clercq.

Het Falcon-'meetvliegtuig' stijgt op. Zowel op zijn neus als onder zijn vleugels zitten meetinstrumenten, bedoeld om meer te weten te komen over de samenstelling van de uitlaatgassen van de Airbus die op 100 procent biokerosine gaat vliegen.

Tegelijk lopen de tests in Toulouse door, waarbij Airbus de uitstoot van de Rolls-Royce-motor meet. De projectpartners willen namelijk ook weten wat de invloed is van de nieuwe brandstof op de luchtkwaliteit op de grond, op het vliegveld.

Modernere motoren

Al met al verwacht Le Clercq geen grote problemen bij het gebruik van duurzame brandstoffen in vliegtuigmotoren. Tenminste, dat geldt voor de modernere typen motoren. ‘Er vliegen ook nog veel toestellen rond met oudere motoren en die kunnen mogelijk minder goed overweg met duurzame brandstoffen. Daarbij kun je dan wellicht niet verder gaan dan bijmengen dan de helft duurzame bij gewone kerosine. Maar dat is ook prima, want dat is ook een zinvolle bijdrage.’

Druppel op een gloeiende plaat

Op technisch vlak lijkt dus alles wel goed te komen, maar dat wil niet zeggen dat de brede invoering van vliegtuigbrandstoffen gebaseerd op plantaardige oliën van een leien dakje zal gaan, waarschuwt Le Clercq. ‘De HEFA-brandstof die we testen, was al in 2012 goedgekeurd voor 50 procent bijmenging. Maar toch wordt dat in de praktijk maar heel weinig gedaan. In 2019 was het gebruik van duurzame brandstoffen in de luchtvaart 0,1 procent op het totaal.’ Een druppel op een gloeiende plaat dus.

Dat heeft ongetwijfeld alles te maken met onbekendheid van de duurzame brandstof. Maar ook de hogere prijs speelt een belangrijke rol. In een sector waar — zelfs al vóór corona — de winstmarges flinterdun zijn, staan luchtvaartmaatschappijen niet te springen om een duurdere brandstof te gebruiken. Le Clercq: ‘De producenten van duurzame brandstoffen, zoals Neste, proberen om die prijs omlaag te krijgen richting concurrerende prijzen, maar ik verwacht dat de duurzame brandstof altijd wat duurder zal blijven dan conventionele kerosine. Reizigers zullen eraan moeten wennen dat vliegtickets in de toekomst duurder zullen worden.’