Каталізатор перетворює деревину на авіапаливо з конверсією чадного газу 83%

Стале авіаційне паливо є ключовим для скорочення викидів вуглецю авіакомпаніями, але наразі воно надто дороге й дефіцитне, щоб замінити звичайне пальне. Шанхайський інститут передових досліджень Китайської академії наук (CAS) розробив новий кобальт-марганцевий каталізатор для вдосконалення виробництва сталого авіаційного палива (SAF). Каталізатор перетворює синтез-газ, отриманий із деревної біомаси та іншої сировини, на SAF.

“Відмінні результати промислових випробувань і техніко-економічного аналізу додатково демонструють значний потенціал цього каталізатора для масштабованого виробництва SAF”, — зазначили дослідники у своїй науковій статті.

Синтез Фішера — Тропша є одним із ключових способів виробництва сталого авіаційного палива, проте його комерційне впровадження залежить від розробки ефективніших каталізаторів. У промисловій хімії зазвичай доводиться шукати компроміс: підвищення швидкості реакції призводить до утворення небажаних газів замість вуглеводнів із потрібними для авіаційного палива властивостями.

Інноваційний каталізатор

Щоб розв’язати цю проблему, дослідники створили кобальт-марганцевий каталізатор на основі протравлених бета-цеолітів. Цей спеціалізований матеріал одночасно оптимізує швидкість процесу та селективність продуктів реакції. Якщо технологію вдасться масштабувати, вона може відкрити шлях до практичного великомасштабного виробництва екологічнішого палива. Під час випробувань каталізатор забезпечив конверсію майже 83% чадного газу, спрямовуючи понад 67% отриманих вуглеводнів у певний діапазон довжини вуглецевого ланцюга, необхідний для виробництва авіаційного палива.

“Він також демонструє надзвичайну стабільність і високу стійкість до сировини з високим вмістом CO₂, що дає змогу переробляти синтез-газ із реальних джерел”, — ідеться в науковій статті.

Окрім високого виходу продукту та ефективності, матеріал продемонстрував хорошу стабільність і здатність працювати із сировиною з високим вмістом вуглекислого газу. Це означає, що його можна безпосередньо використовувати для перероблення необробленого синтез-газу з реальних джерел.

Структурні характеристики носіїв і каталізаторів. Дані: Research POP / SARI

55% валової рентабельності

Під час пілотних випробувань дослідники сформували каталізатор у тверді гранули та продемонстрували високу ефективність. Він забезпечив виробництво понад 5,15 грама продукту на грам кобальту за годину, а 79% отриманої рідини становили вуглеводні, необхідні для авіаційного палива. Пілотне випробування з використанням 1000 тонн сировини підтвердило, що поєднання синтез-газу з деревної біомаси та нового кобальт-марганцевого каталізатора дає змогу високоефективно виробляти авіаційне паливо.

“Запланований завод потужністю 100 000 тонн у провінції Сичуань, як очікується, до 2028 року приноситиме $302 млн річного доходу. Заявлені операційні витрати становлять $114 млн. Це забезпечує орієнтовну валову рентабельність на рівні 55%. Вона може стати головним стимулом для впровадження технології. На авіацію припадає приблизно 2–3% глобальних викидів вуглецю, однак частка сталого альтернативного палива сьогодні становить менше як 1% від усього авіаційного пального, що споживається у світі”, — пише South China Morning Post.

Основними проблемами залишаються високі витрати на виробництво, рання стадія розвитку технологій і використання дорогої сировини. Тому для випробування, вдосконалення та подальшого масштабування технології потрібні значні початкові інвестиції.

Тестові польоти вже проводяться

Хоча численні тестові польоти вже виконувалися з використанням сумішей зі сталим авіаційним паливом, лише кілька знакових польотів повністю продемонстрували його безпеку та експлуатаційні можливості. Історичний рейс Virgin Atlantic під назвою Flight 100 підтвердив цей потенціал: літак Boeing 787 здійснив переліт із лондонського аеропорту Гітроу до нью-йоркського аеропорту імені Джона Кеннеді, використовуючи чисте, нерозбавлене звичайним пальним паливо, що складалося з HEFA та синтетичного ароматичного гасу.

Каталітичні характеристики. Дані: Research POP / SARI

Цей політ довів, що нерозбавлене стале паливо може забезпечувати далекомагістральні комерційні рейси між континентами без додавання стандартних компонентів нафтового походження. З огляду на плани завершити будівництво заводу в Сичуані промислового масштабу до 2028 року, авіаційна галузь незабаром може переконатися, що перехід на екологічніше паливо здатен бути економічно вигідним.