349Shares

Barangkali kita semua selalu mendongak ke langit melihat kepulan ‘asap-asap jet atau pesawat’ yang memanjang dibelakangnya. Malah, ada juga teori-teori konspirasi hangat memperkatakan ianya adalah ‘mind-controlled gas’ yang disebarkan oleh FAA untuk manusia.

Hakikatnya, itu bukanlah asap gas seperti yang digemba-gemburkan. Itu adalah awan ‘kontrail’ dan ‘cirrus’ yang terbentuk. Umum mengetahui pesawat merupakan medium pengangkutan yang selamat, tetapi impaknya terhadap alam sekitar menjadi isu yang sangat kritikal. Pesawat menghasilkan jenis pelepasan yang sama dengan kenderaan yang lain termasuk karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), sulfur trioksida (SO3), asid sulfurik (H2SO4) dan sulfur dioksida (SO2) juga dikenali sebagai sulfur oksida (SOx), nitrogen dioksida (NO2), nitrus oksida (N2O), hidrokarbon tidak terbakar (UHC-CnHm), bahan zarahan (PM), wap air (H2O) dan lain-lain sebatian organik termeluwap (CH2O, CH3OH dan C2HO).

Taken from: http://cliffmass.blogspot.my/2013/08/chemtrails-versus-contrails-do.html

Namun begitu, yang lebih membimbangkan ialah pelepasan secara langsung dihasilkan oleh pesawat meliputi daratan dan pertengahan atmosfera melalui kitaran penerbangannya. Zarah terampai di atmosfera mempunyai pelbagai kesan ke atas manusia dari segi kesihatan dan juga alam sekitar yang disebut sebagai kesan rumah hijau.

Paling ketara ialah apabila pesawat berada tempoh yang lama dalam keadaan ‘cruise’ pada altitud yang tinggi. Pesawat secara langsung akan mendepositkan zarah kecil tak meruap ke atmosfera yang amat sensitif kepada sebarang perubahan.

Bagaimana kesan rumah hijau berlaku?

Antara pelepasan yang disenaraikan sebelum ini, perubahan iklim berlaku dengan dua syarat utama:

  1. Gas rumah hijau terus dari CO2, PM, dan wap air (H2O),
  2. Tidak langsung daripada NOx. Jelaga dan H2O membentuk ‘contrail’ dan awan ‘cirrus’, sedangkan NOx membawa kepada perubahan dalam ozon pada suhu rendah.

Pada lapisan troposfera, pelepasan NOx akan bertindak balas dengan hidrokarbon untuk menjana O3. Peningkatan kepekatan ozon ini akan mencegah haba dari cahaya matahari untuk dipantulkan kembali ke ruang angkasa lepas. Ini akan membentuk kesan rumah hijau iaitu kenaikan suhu bumi dan perubahan iklim yang ketara.

Secara umumnya, unsur-unsur pelepasan seperti CO2 dan H2O adalah pelepasan secara langsung daripada bahan kimia yang terbakar. Sebaliknya, pelepasan NOx berdasarkan bagaimana pembakaran itu dikawal. Ini sudah tentu memerlukan kaedah ramalan kompleks yang memerlukan proprietari maklumat daripada pengilang pengeluar enjin seperti geometri tempat pembakar, masa diambil untuk minyak meruap, nisbah campuran udara dan bahan bakar, jumlah air yang dimasukkan, dan sebagainya.

Bagaimana terjadinya awan dibelakang pesawat?

Begitu juga dengan contrail dan awan cirrus. Kontrail adalah awan memanjang yang terdiri daripada kristal ais yang terbentuk dibelakang pesawat apabila ianya menjadi supertepu. Supertepu ini boleh berlaku pada ekzos enjin kerana terdapat perubahan dalaman pada suhu dan kelembapan. Yang lain juga, supertepu ini boleh berlaku pada permukaan komponen yang mengangkat (lifting surfaces) seperti sayap atau di bahagian-bahagian belakang pesawat (wake) kerana wujudnya perbezaan tekanan.

Bahasa mudahnya, pembentukkan ais supertepu ini terbentuk dari proses pembekuan yang berlaku selepas pemeluwapan dan penurunan suhu. Zarah ais ini akan mengewap jika ambien udara supertepu ini kurang (relatif pada ais) dan contrail akan hilang selepas tempoh masa yang singkat. Contrail yang sementara ini dikenali sebagai ambang contrail dan tidak dianggap sebagai merosakkan alam sekitar. Contrail cirrus terbentuk dari contrail yang berterusan apabila zarah ekzos pesawat mereput lalu terdedah kepada pembentukan kristal ais dalam keadaan ais supertepu yang cukup tinggi. Manakala, contrail yang terbentuk dalam supertepu ais yang rendah akan berterusan tetapi lebih pendek jangka hayatnya.

Oleh itu, teknologi enjin perlu ditambah-baik. ‘Low emission combustors’ telah dibentuk untuk mengurangkan isu-isu pelepasan gas dari enjin turbin ini. Untuk menggambarkan keadaan pelepasan ini ‘low emission window’ untuk pembakar konvensional disertakan dalam gambrajah dibawah. Boleh dilihat, terdapat ruangan yang begitu sempit bagi suhu pembakar agar bahan pelepasan ditahap minima.

Dua parameter yang utama yang perlu dititikberatkan: suhu dan nisbah pembahagian campuran minyak dan oksidizer. Untuk mengurangkan CO dan UHC, suhunya perlu ditingkatkan, akan tetapi pembentukkan NOx dan asap akan menaik. Suhu dan tekanan yang tinggi amat didambakan untuk menghasilkan peningkatan prestasi enjin seperti ‘thermal’ and ‘propulsive efficiency’.

Kedua-dua parameter ini memerlukan suhu yang lebih tinggi dan ‘lean combustion’ (equivalence ratio yang rendah). Diantara usaha-usaha mengurangkan pencemaran ini termasuk menggunakan minyak alternatif, pembakaran secara ‘lean’, pembakaran secara ‘rich’ di zon utama pembakar, pengawal pembakar yang aktif, pembakar ‘flameless’, pembakar berperingkat, dan ‘pre-mixed’ pembakaran. Walaupun masih dalam penyelidikan, namun ia tetap penting untuk menjaga alam sekitar kita.

Emission Window (Taken from: Levy, Y., Sherbaum, V. and Arfi, P. (2004) ‘Basic thermodynamics of FLOXCOM , the low-NOx gas turbines adiabatic combustor’, Applied Thermal Engineering, 24(x), pp. 1593–1605. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2003.11.022.)

WAllahua’lam.

Rujukan:

  1. Chandrasekaran, N. and Guha, A. (2012) ‘Study of Prediction Methods for NOx Emission from Turbofan Engines’, Journal of Propulsion and Power, 28(1), pp. 170–180. doi: 10.2514/1.B34245.
  2. Levy, Y., Sherbaum, V. and Arfi, P. (2004) ‘Basic thermodynamics of FLOXCOM , the low-NOx gas turbines adiabatic combustor’, Applied Thermal Engineering, 24(x), pp. 1593–1605. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2003.11.022.
  3. Makida, M., Kurosawa, Y., Yamada, H., Shimodaira, K., Yoshida, S., Nakamura, N. and Hayashi, A. K. (2016) ‘Emission Characteristics Through Rich – Lean Combustor Development Process for Small Aircraft Engine’, Journal of Propulsion and Power, pp. 1–10. doi: 10.2514/1.B35970.
  4. Mazlan, N. M. (2012) Assessing/Optimising Bio-Fuel Combustion Technologies for Reducing Civil Aircraft Emissions. Cranfield University.
  5. Noppel, F. and Singh, R. (2006) ‘Overview on Contrail and Cirrus Cloud Avoidance Technology’, Journal of Aircraft, 44(8), pp. 1–8. doi: 10.2514/1.28655.
  6. Starik, A. M., Lebedev, A. B., Savel’ev, A. M., Titova, N. S. and Leyland, P. (2013) ‘Impact of Operating Regime on Aviation Engine Emissions : Modeling Study’, Journal of Propulsion and Power, 29(3). doi: 10.2514/1.B34718.
  7. Wey, C. C., Anderson, B. E., Wey, C., Miake-Lye, R. C., Whitefield, P. and Howard, R. (2007) ‘Overview on the Aircraft Particle Emissions Experiment’, Journal of Propulsion and Power, 23(5). doi: 10.2514/1.26406.
  8. Zhang, C., Hui, X., Lin, Y. and Sung, C. (2016) ‘Recent development in studies of alternative jet fuel combustion : Progress , challenges , and opportunities’, Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier, 54, pp. 120–138. doi: 10.1016/j.rser.2015.09.056.
  9. http://www.popsci.com/nope-chemtrails-are-still-not-thing?con=TrueAnthem&dom=fb&src=SOC&utm_campaign=&utm_content=587061e5a167da0007f323df&utm_medium=&utm_source=