Simulation and Certification Assessment of Sustainable Aviation Fuel Production from Captured CO2 and Renewable Hydrogen
Authors
Martin Valbuena, Sergio ; Rodriguez Sanchez, Asier
Term
4. term
Education
Publication year
2026
Submitted on
2026-05-28
Pages
76
Abstract
This thesis evaluates the technical feasibility of producing electro-sustainable aviation fuel (eSAF) via an integrated Power-to-Liquid pathway that converts captured CO2 and renewable hydrogen into jet fuel. A steady-state Aspen Plus model was developed comprising Reverse Water Gas Shift (RWGS) for syngas generation, Fischer–Tropsch (FT) synthesis, distillation, and upgrading steps (hydrocracking and hydroisomerization) to deliver a kerosene-range product suitable for aviation. The model uses the Peng–Robinson property method, represents hydrocarbons up to C60, incorporates deviations from the ideal Anderson–Schulz–Flory distribution for realistic product yields, and applies stoichiometric reactors for upgrading due to convergence constraints. With a feed of 500 kmol/h CO2 and approximately 1485 kmol/h H2, the process produced a synthetic kerosene stream of 18.3 kmol/h that met relevant ASTM D7566 specifications for FT-SPK, including density, freezing point, flash point, smoke point, and net heat of combustion. Reported efficiencies include 47.1% carbon efficiency to the kerosene fraction, 79.1% to total liquid hydrocarbons, and about 17% hydrogen efficiency toward kerosene. The work is set in the FjordPtX context in Aalborg, where waste-derived CO2 (Nordværk) is considered as the carbon source. Limitations include the lack of dynamic analysis, equipment sizing and energy integration, restricted hydrocarbon coverage in the database, and reliance on empirical correlations for some fuel properties. Overall, the results demonstrate the technical viability of RWGS–FT-based PtL eSAF production while highlighting opportunities for improved kinetic modeling, integration, economic assessment, and life cycle analysis.
Denne afhandling undersøger den tekniske gennemførlighed af at producere elektrobaseret bæredygtigt flybrændstof (eSAF) ved hjælp af en integreret Power-to-Liquid-proces, der omdanner opsamlet CO2 og vedvarende hydrogen til jetbrændstof. Processen er modelleret i Aspen Plus under stationære betingelser og omfatter Reverse Water Gas Shift (RWGS) til syntesegasproduktion, Fischer–Tropsch (FT) syntese, destillation samt opgraderingsskridt (hydrokrakning og hydroisomerisering) for at opnå en kerosenfraktion egnet til luftfart. Modellen anvender Peng–Robinson-egenskabsmetoden, repræsenterer kulbrinter op til C60, implementerer afvigelser fra den ideelle Anderson–Schulz–Flory-fordeling for mere realistisk produktfordeling og benytter støkiometriske reaktorer til opgraderingsreaktionerne af konvergenshensyn. Med en føde på 500 kmol/h CO2 og cirka 1485 kmol/h H2 blev der opnået en syntetisk kerosenstrøm på 18,3 kmol/h, som opfyldte relevante ASTM D7566-krav for FT-SPK, herunder densitet, frysepunkt, flammepunkt, smoke point og nettoforbrændingsvarme. De beregnede effektivitetstal omfattede 47,1% kulstofeffektivitet for kerosenfraktionen, 79,1% for samlede flydende kulbrinter og omkring 17% hydrogeneffektivitet mod kerosen. Arbejdet er udviklet i kontekst af FjordPtX i Aalborg, hvor affaldsbaseret CO2 (Nordværk) er tiltænkt som kulstofkilde. Begrænsningerne omfatter fravær af dynamisk analyse, udstyrs- og energiintegration, begrænset databasedækning af kulbrinter og anvendelse af empiriske korrelationer for udvalgte brændstofegenskaber. Resultaterne viser den tekniske gennemførlighed af eSAF-produktion via RWGS–FT-baseret PtL, mens fremtidigt arbejde bør styrke kinetisk modellering, integrere energi, vurdere økonomi og gennemføre livscyklusvurderinger.
[This apstract has been generated with the help of AI directly from the project full text]