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.

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.

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.

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.

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.

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.

Джерело: Interesting Engineering