Катализатор преобразует древесину в авиатопливо с коэффициентом конверсии угарного газа 83 %

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.

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.

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.

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