Катализатор преобразует древесину в авиатопливо с коэффициентом конверсии угарного газа 83 %
/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2Ff1391a275b45ddf1307df82f000e58c3.png)
Устойчивое авиационное топливо играет ключевую роль в сокращении выбросов углерода авиакомпаниями, но в настоящее время оно слишком дорогое и дефицитное, чтобы заменить обычное топливо. Шанхайский институт передовых исследований Китайской академии наук (CAS) разработал новый кобальт-марганцевый катализатор для совершенствования производства устойчивого авиационного топлива (SAF). Катализатор преобразует синтез-газ, полученный из древесной биомассы и другого сырья, в SAF.
«Отличные результаты промышленных испытаний и технико-экономического анализа дополнительно демонстрируют значительный потенциал этого катализатора для масштабируемого производства SAF», — отметили исследователи в своей научной статье.
Синтез Фишера-Тропша является одним из ключевых способов производства устойчивого авиационного топлива, однако его коммерческое внедрение зависит от разработки более эффективных катализаторов. В промышленной химии обычно приходится искать компромисс: повышение скорости реакции приводит к образованию нежелательных газов вместо углеводородов, обладающих необходимыми для авиационного топлива свойствами.
Инновационный катализатор
Чтобы решить эту проблему, исследователи создали кобальт-марганцевый катализатор на основе протравленных бета-цеолитов. Этот специализированный материал одновременно оптимизирует скорость процесса и селективность продуктов реакции. Если удастся масштабировать эту технологию, она может открыть путь к практическому крупномасштабному производству более экологичного топлива. В ходе испытаний катализатор обеспечил конверсию почти 83 % угарного газа, направляя более 67 % полученных углеводородов в определенный диапазон длины углеродной цепи, необходимый для производства авиационного топлива.
«Он также демонстрирует исключительную стабильность и высокую устойчивость к сырью с высоким содержанием CO₂, что позволяет перерабатывать синтез-газ из реальных источников», — говорится в научной статье.
Помимо высокого выхода продукта и эффективности, материал продемонстрировал хорошую стабильность и способность работать с сырьем с высоким содержанием углекислого газа. Это означает, что его можно напрямую использовать для переработки необработанного синтез-газа из реальных источников.
55 % валовой рентабельности
В ходе пилотных испытаний исследователи изготовили катализатор в виде твердых гранул и продемонстрировали его высокую эффективность. Он обеспечил выработку более 5,15 грамма продукта на грамм кобальта в час, а 79 % полученной жидкости состояли из углеводородов, необходимых для авиационного топлива. Пилотное испытание с использованием 1000 тонн сырья подтвердило, что сочетание синтез-газа из древесной биомассы и нового кобальт-марганцевого катализатора позволяет высокоэффективно производить авиационное топливо.
«Планируемый завод мощностью 100 000 тонн в провинции Сычуань, как ожидается, к 2028 году будет приносить $302 млн годового дохода. Заявленные операционные расходы составляют $114 млн. Это обеспечивает ориентировочную валовую рентабельность на уровне 55%. Она может стать главным стимулом для внедрения технологии. На авиацию приходится примерно 2–3% глобальных выбросов углерода, однако доля устойчивого альтернативного топлива сегодня составляет менее 1% от всего авиационного топлива, потребляемого в мире», — пишет South China Morning Post.
Основными проблемами остаются высокие производственные затраты, ранний этап развития технологий и использование дорогого сырья. Поэтому для испытания, усовершенствования и дальнейшего масштабирования технологии требуются значительные начальные инвестиции.
Тестовые полеты уже проводятся
Хотя уже было проведено множество испытательных полётов с использованием смесей на основе твердого авиационного топлива, лишь несколько знаковых полётов полностью продемонстрировали его безопасность и эксплуатационные возможности. Исторический рейс Virgin Atlantic под названием Flight 100 подтвердил этот потенциал: самолет Boeing 787 совершил перелет из лондонского аэропорта Хитроу в нью-йоркский аэропорт имени Джона Кеннеди, используя чистое, неразбавленное обычным топливом, состоящее из HEFA и синтетического ароматического керосина.
Этот полёт доказал, что неразбавленное твердое топливо может обеспечивать дальнемагистральные коммерческие рейсы между континентами без добавления стандартных компонентов нефтяного происхождения. Учитывая планы завершить строительство завода промышленного масштаба в Сычуане к 2028 году, авиационная отрасль вскоре может убедиться, что переход на более экологичное топливо может быть экономически выгодным.
Источник: Interesting Engineering