Сотрудники Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН и других научных центров разработали новый подход к синтезу биокеросина — топлива из непищевой биомассы. Полученный SAF-керосин испытали при сжигании в газотурбинной установке. Об этом сообщает официальное издание СО РАН «Наука в Сибири».
Учёные взяли в качестве сырья сосновые опилки и лузгу подсолнечника, непищевую биомассу второго поколения. Этот выбор обусловлен тем, что она не конкурирует с продовольственным сектором и имеет меньший углеродный след по сравнению с ископаемыми видами топлива. В России это сырьё доступно в больших объёмах, поскольку страна занимает лидирующие позиции по сбору подсолнечника, что ежегодно приводит к образованию миллионов тонн лузги.
Биокеросин планируется использовать как резервное топливо для авиадвигателей. Однако на текущем этапе возможна лишь частичная замена нефтяного керосина на биокомпонент (до 30%), чтобы соответствовать государственным стандартам и снизить затраты. Полностью заменить традиционное топливо пока нельзя из-за сложности технологического процесса синтеза и отсутствия необходимых производственных мощностей.
Огневые испытания подтвердили перспективность нового топлива. SAF-керосин позволяет сократить выбросы оксидов азота на 70%, диоксида серы — на 90%, оксида углерода — на 50% и уменьшить уровень шума на 10 дБ. Хотя тяга снижается на 10% по сравнению с нефтяным керосином, двигатель работает более стабильно — отсутствует гистерезис дроссельной характеристики, что обеспечивает плавное переключение между режимами.
«Процесс получения биокеросина включает три ключевые стадии: газификацию биомассы, синтез по методу Фишера — Тропша (химическая реакция с присутствием катализатора, в которой монооксид углерода и водород преобразуются в жидкие углеводороды) и гидроизомеризацию керосиновой фракции. Именно завершающая стадия является определяющей, поскольку она формирует углеводородный состав топлива и его итоговые эксплуатационные характеристики», — рассказал директор НИИ «Нанотехнологии и новые материалы» кандидат технических наук Роман Евгеньевич Яковенко.
По словам Яковенко, критическим этапом стало создание цеолита SAPO-11 — минерала с пористой структурой и ультратонкими нанопластинами, что потребовало тонкого контроля морфологии кристаллов. Разработанный на его основе катализатор изодепарафинизации обеспечил получение биокеросина с высоким содержанием изоалканов — ценных компонентов, определяющих низкотемпературные свойства и полноту сгорания топлива. Для увеличения выхода керосиновой фракции из синтетической нефти, получаемой в процессе синтеза Фишера — Тропша, создали гибридный катализатор на основе кобальта на оксиде алюминия и диоксиде кремния, где активным компонентом выступает кобальт. Благодаря тщательно подобранному соотношению компонентов и оптимизированным условиям синтеза (температура, давление, скорость подачи газа) удалось достичь стабильно высокого выхода именно керосиновой фракции с целевыми эксплуатационными характеристиками.
Исследование провели сотрудники Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Томского политехнического университета, Южно-Российского государственного политехнического университета им. М. И. Платова, Института нефтехимии и катализа Уфимского ФИЦ РАН и НИИ «Нанотехнологии и новые материалы» в рамках Научного центра мирового уровня «Теплофизика и энергетика». Статья опубликована в журнале Fuel. SAF-керосин соответствует экологическим стандартам Международной организации гражданской авиации (ICAO).
Сибирские учёные испытали биокеросин для авиации, а пермские исследователи доказали эффективность биотоплива и водорода для малой генерации. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», биотопливо и водород сокращают выбросы парниковых газов в четыре раза.