Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) синтезировали первые образцы авиационного топлива из экологичного композиционного сырья ― растительных масел и промышленных отходов нефтеперерабатывающих заводов. Такое горючее, предназначенное для гражданской авиации, обладает лучшей термоокислительной стабильностью, что минимизирует окисление топлива и изменение характеристик во время полета, когда его используют в качестве теплоносителя. Оно также отличается лучшими показателями дистилляции. Все это делает синтез авиационного биотоплива легким и стабильным к окислению в процессе использования.
Томские специалисты представили свое ноу-хау на XXII Менделеевском съезде в «Сириусе» (Сочи). Они рассказали, что образцы нового экологичного биотоплива уже прошли испытания на лабораторных стендах по характеристикам воспламенения и горения. Эксперименты показали соответствие продукта основным нормам, предъявляемым к авиационному топливу, и сопоставимость полученного результата с традиционным углеводородным топливом.
Уникальная особенность такого альтернативного авиатоплива ― относительно низкое содержание ароматических компонентов, способствующих сажеобразованию в процессе горения. Это позволит снизить уровень вредных выбросов в окружающую среду.
Сырьевой базой для создания авиатоплива послужили различные виды масел (талловое, рыжиковое, рапсовое, отходы кулинарных масел) и отходы нефтеперерабатывающих заводов (низкосортное сырье нефтяного происхождения), смешанные в разных пропорциях. Процесс синтеза происходил на установках по каталитическому крекингу, гидрокрекингу и синтезу Фишера-Тропша.
Задание параметров процесса получения образца биотоплива на установке синтеза Фишера-Тропша с использованием модифицированного промышленного катализатора. Фото: Александр Волков / пресс-служба ТПУ
Подробнее об исследовании корреспонденту «Научной России» рассказал профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Глушков:
«Для полета одного гражданского самолета в течение 4 часов требуется около 12 т биотоплива: абсолютно столько же, сколько при использовании топлива нефтяного происхождения, потому что в соответствии с нормативными требования биотопливо по нескольким десяткам характеристик должно соответствовать применяемому в настоящее время керосину. Использование различных видов биотоплива и повышение их доли в гражданской авиации соответствует экологической доктрине, утвержденной президентом Российской Федерации в 2023 г. в части углеродной нейтральности транспортного сектора экономики. <…> Сырье, используемое в нашей работе, было согласовано с экспертами нефтегазового сектора и авиационной отрасли как наиболее перспективное для получения конечного продукта в коммерческих объемах. Мы предлагаем использовать не отдельный вид биосырья, а композицию с варьируемым составом, в том числе содержащую невостребованные широко промышленные отходы нефтедобычи и ее переработки. Исследования направлены на создание такой универсальной технологии, которая позволит использовать существующие производственные мощности с минимальной модернизацией или дооснащением, а также промышленно выпускаемые катализаторы с относительно незатратной модификацией. Кроме того, дальнейшее использование биотоплива (хранение, транспортировка, заправка) не требует абсолютно никаких изменений в существующую инфраструктуру. <…> В текущих условиях в России любое топливо, альтернативное углеводородам, уступает по стоимости (то есть стоит дороже). Но развитие биотопливных технологий в первую очередь направлено на решение экологических задач ― утилизацию невостребованных промышленностью отходов и снижение вредных выбросов в атмосферу с продуктами сгорания. Развитие топливных технологий и поддержка со стороны государства должны способствовать повышению конкурентоспособности различных видов биотоплива».
В дальнейших планах ученых ― расширение сырьевой базы, наработка бо́льших объемов биотоплива и проведение сравнительных испытаний альтернативного топлива на малогабаритных авиационных двигателях. В данный момент специалисты заняты аналитическими исследованиями, которые позволят определить наиболее перспективные из полученных образцы биотоплива, способные выдержать конкуренцию с традиционными углеводородными аналогами.
В разработке и исследованиях принимали участие эксперты авиационной отрасли и команда специалистов Передовой инженерной школы Томского Политеха, а также Инженерной школы энергетики, Инженерной школы природных ресурсов, Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото в шапке текста: rawpixel / 123RF