In einem Gebäude am Rande eines Geschäftsparks außerhalb von Sheffield bereitet sich die Forscherin Ihab Ahmed darauf vor, einen kleinen Jetmotor abzufeuern.
Ursprünglich als Hilfsaggregat für ein kommerzielles Flugzeug verwendet, wurde es in ein Testfeld für neue Kraftstoffe umgewandelt, die in einem Labor nebenan entwickelt wurden.
Die Anlage ist ein Kernstück des Sheffield University-Zentrums für nachhaltige Kraftstoffe (SAF-IC), einer Forschungseinrichtung, die es ermöglicht, synthetische Brennstoffe in kleinem Maßstab herzustellen und zu evaluieren, bevor sie in großem Maßstab produziert werden.
Auf einer Bank von Computerbildschirmen in einem nahe gelegenen Kontrollraum, Ihab kann die Maschine überwachen, wie es mit einem Ausbruch von Flammen und Kräfte beginnt.
Sensoren sagen ihm, was der Motor in Echtzeit macht – und ermöglichen eine kontinuierliche Analyse der Abgase.
Nachhaltige Flugkraftstoffe (SAF) sind synthetische Alternativen zu fossilen Brennstoffen aus erneuerbaren Quellen.
Dazu können Speiseöle, pflanzliche Fette und landwirtschaftliche Abfälle sowie Kohlendioxid eingefangen werden.
Der Vorteil bei der Verbrennung solcher Brennstoffe besteht darin, dass sie nicht zur Gesamtbelastung von Kohlendioxid in der Atmosphäre beiträgt.
Der ausgestoßene Kohlenstoff wurde erst vor kurzem entweder durch Pflanzen oder durch chemische Prozesse entfernt.
Dagegen setzt die Verbrennung fossiler Brennstoffe Kohlenstoff frei, der seit Millionen von Jahren auf der Erde gelagert wird.
Aus ökologischer Sicht ist es Tag und Nacht, erklärt Herr Ahmed.
Im Prinzip sollte das CO2 eine Netto-Null sein, so dass der Atmosphäre kein Kohlendioxid mehr zugesetzt wird, aber ein weiterer Vorteil ist der Nicht-CO2-Teil der Dinge.
Zum Beispiel reduziert es die Partikel oder den Rauch, der aus dem Motor kommt, die Ihre Lungen beeinflussen können, und trägt zur Schaffung von Kontrahenten bei.
In der Praxis sind nachhaltige Brennstoffe aufgrund der Energie, die bei der Erzeugung, Raffination und dem Transport dieser Brennstoffe verwendet wird, nicht kohlenstoffneutral.
Die tatsächlichen Reduktionen sind je nach verbrauchtem Kraftstoff sehr unterschiedlich.
Die Luftfahrtindustrie steht unter Druck, eine Alternative zu Düsenkraftstoff zu finden.
Nach Prognosen sowohl von Airbus als auch von Boeing dürfte sich die globale Flugflotte in den nächsten zwei Jahrzehnten mehr als verdoppeln, da die Mittelschicht in Ländern wie Indien und China expandiert und die Nachfrage nach Flugreisen steigt.
Gleichzeitig haben sich die Mitglieder der International Air Transport Association, die die Fluggesellschaften vertritt, verpflichtet, bis 2050 Netto-Null zu erreichen.
Einige Gewinne werden erzielt, indem ältere Flugzeuge durch neue ersetzt werden.
Die modernsten Flugzeuge sind zwischen 15 und 30 % kraftstoffeffizienter als ihre Vorgänger.
Doch wenn die Industrie weiter expandieren soll, wird noch viel mehr benötigt werden.
Langfristig dürften neue Technologien wie Wasserstoffkraft und Elektrifizierung eine Rolle spielen, zumindest auf kürzeren Strecken.
Aber es gibt steile Herausforderungen zu überwinden.
Wasserstoff zum Beispiel ist sperrig und schwer in großen Mengen zu lagern.
Es muss entweder als hochverdichtetes Gas oder als sehr kalte Flüssigkeit aufbewahrt werden.
Um nachhaltig zu sein, muss es sauber gemacht werden, aus erneuerbaren Quellen – und die Versorgung ist jetzt sehr begrenzt.
Wir glauben, dass wir zwischen 2035 und 2045 ein kleines Wasserstoff-Brennstoffzellenflugzeug auf den Markt bringen könnten, sagt Arjen Meijer, Chief Executive des brasilianischen Jetmakers Embraer.
Aber die Frage, die beantwortet werden muss, ist: wird es genügend Wasserstoff geben, um diese Flugzeuge zu füttern?
Diese Dinge müssen zusammenkommen.
Sie können nicht separat geschehen.
Batterien sind inzwischen sehr schwer in Bezug auf die Energie, die sie enthalten.
Dadurch sind sie nicht geeignet, große Flugzeuge anzutreiben oder über weite Distanzen eingesetzt zu werden.
Das bedeutet, dass Wasserstoff und Hybrid- oder vollelektrische Flugzeuge Jahre entfernt bleiben.
Nachhaltige Flugkraftstoffe hingegen können im Labor hergestellt werden, um dieselben Eigenschaften wie herkömmliche aus Rohöl gewonnene zu haben, so dass sie in heutigen Flugzeugen eingesetzt werden können.
Es gibt Einschränkungen.
Die Fluggesellschaften müssen derzeit eine Mischung aus SAF und normalem Kraftstoff verwenden, wobei die SAF-Komponente nicht mehr als 50 % beträgt.
Moderne Flugzeuge sind jedoch in der Lage, 100% SAF zu verbrennen.
In einem speziell genehmigten Testflug im vergangenen Jahr flog Virgin Atlantic eine Boeing 787 von London nach New York mit Brennstoffen, die ausschließlich aus Altfetten und Pflanzenzucker hergestellt wurden.
Die Technologien sind bereits verfügbar und zertifiziert für den Einsatz in Flugzeugen, erklärt Julie Kitcher, Chief Sustainability Officer bei Airbus.
Die Herausforderung mit nachhaltigen Kraftstoffen ist es wirklich, sie weltweit im Maßstab zu produzieren, denn dies ist eine globale Industrie, zu einem erschwinglichen Preis....Und das ist ganz klar der Fang.
Die SAF-Lieferungen sind derzeit minimal.
Laut der europäischen Regulierungsbehörde EASA machen sie nur 0,05 % des in der EU verbrauchten Kraftstoffs aus.
Sie kosten auch zwischen drei und fünf Mal so viel wie regelmäßiger Jet-Treibstoff.
Die Regierungen wollen dies ändern.
Im Vereinigten Königreich wurde ein SAF-Mandat eingeführt, das vorsieht, dass ab dem nächsten Jahr 2% aller gelieferten Düsenkraftstoffe SAF sein müssen, was sich auf 10% im Jahr 2030 und 22% im Jahr 2040 erhöht.
Die EU hat ein ähnliches Mandat, auch wenn es sich bis 2050 erstreckt – wenn das SAF-Ziel 63 % betragen wird.
Die USA haben keine Mindestanforderungen, sondern bieten Subventionen an, um den Preis für nachhaltige Kraftstoffe zu senken.
Aber wenn die SAF-Nutzung zunehmen soll, muss auch die Produktion dramatisch gesteigert werden.
Es gibt viele verschiedene Methoden oder Wege, um nachhaltige Kraftstoffe herzustellen.
Sie können aus Biomasse hergestellt werden, z. B. aus Altöl, Energiepflanzen, Holz, landwirtschaftlichen Rückständen und sogar aus menschlichen Abfällen.
Es gibt jedoch Bedenken, dass dies nicht den gesamten Kraftstoff liefern wird, den der Markt letztlich benötigt.
Einige Rohstoffe müssen möglicherweise vermieden werden, entweder um Umweltzerstörung wie Abholzung zu verhindern oder um zu verhindern, dass für den Anbau von Lebensmitteln benötigte Flächen auf die Energieerzeugung umgestellt werden.
Eine Alternative ist die Verwendung einer Methode namens Power to Liquid, in der Wasser und Kohlendioxid abgebaut werden, mit dem resultierenden Kohlenstoff und Wasserstoff kombiniert, um flüssigen Brennstoff zu erzeugen.
Dies könnte eine potenziell grenzenlose Versorgung mit Brennstoffen erzeugen, aber um nachhaltig zu sein, wären große Mengen an erneuerbarem Strom sowie eine erhebliche Zunahme der CO2-Abscheidung und -Speicherung erforderlich.
Beide Prozesse – mit Biomasse oder Energie zu flüssig – sind derzeit sehr teuer.
Infolgedessen fordert die Luftfahrtindustrie Maßnahmen zur Steigerung der Produktion und zur Senkung der Preise durch Größenvorteile.
Umweltschützer fragen sich jedoch, ob dies tatsächlich rentabel ist.
Es gibt gute SAFs, und es gibt schlechte SAFs, aber die brutale Wahrheit ist, dass es im Moment nicht viel von auch gibt, sagt Matt Finch, UK-Chef der Kampagne Gruppe Transport & Environment.
Umgekehrt gibt es gerade jetzt Tausende von neuen Flugzeugen, die von Fluggesellschaften bestellt werden, und alle von ihnen werden mindestens 20 Jahre lang fossile Brennstoffe verbrennen.
Die Maßnahmen sprechen lauter als Worte, und es ist klar, dass der Luftfahrtsektor keine Pläne hat, sich von seiner Abhängigkeit von Umweltverschmutzung abzuwenden.
Dennoch gab es auf der jüngsten Farnborough Airshow mehrere signifikante Ankündigungen im Zusammenhang mit SAF.
Ein Konsortium, darunter Airbus, AirFrance-KLM, Associated Energy Group, BNP Paribas und Qantas, kündigte unter anderem an, 200 Mio. $ (151 Mio. £) in einen neuen Fonds zu investieren, der in technologisch ausgereifte SAF-produzierende Projekte investieren wird, die z.B. aus Abfallrohstoffen stammen.
In der Zwischenzeit sagte Boeing, dass es eine Partnerschaft mit der Investmentgesellschaft Clear Sky gegründet hatte, um eine Methode der Produktion SAF Pionier von der britischen Firma Firefly zu fördern.
Diese Methode beinhaltet die Aufnahme von menschlichen Abfällen und die Verwendung von Wärme und hohem Druck, um sie in eine Substanz zu verwandeln, die dann zur Herstellung von SAF verwendet werden kann.
Mit anderen Worten, es ermöglicht, Flugzeuge von poo angetrieben werden.
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