Российские ученые разработали способ получения синтетического авиационного топлива из непищевой биомассы. В качестве сырья использовали сосновые опилки и лузгу подсолнечника, а полученный SAF-керосин испытали на малогабаритной газотурбинной установке в разных режимах работы.
Разработкой занимались специалисты Института теплофизики имени С. С. Кутателадзе СО РАН, Томского политехнического университета, Южно-Российского государственного политехнического университета имени М. И. Платова, Института нефтехимии и катализа Уфимского ФИЦ РАН и НИИ «Нанотехнологии и новые материалы». Работа проводилась в рамках Научного центра мирового уровня «Теплофизика и энергетика».
Для производства топлива исследователи выбрали непищевую биомассу второго поколения. Сосновые опилки и лузга подсолнечника не конкурируют с сырьем для пищевой промышленности, а использование растительных отходов позволяет снизить углеродный след по сравнению с ископаемым топливом.
Получение биокеросина включает три основных этапа: газификацию биомассы, синтез жидких углеводородов по методу Фишера — Тропша и последующую гидроизомеризацию керосиновой фракции. Для последнего этапа специалисты создали катализатор на основе цеолита SAPO-11. Он помогает получать топливо с высоким содержанием изоалканов, которые влияют на низкотемпературные свойства и полноту сгорания.
Полученный SAF-керосин сравнили с традиционным авиационным керосином. Испытания проводили от режима холостого хода до крейсерского, измеряя тягово-экономические характеристики, состав выхлопных газов, уровень шума и другие параметры работы двигателя.
Результаты показали снижение выбросов оксидов азота на 70%, диоксида серы на 90% и оксида углерода на 50%. Одновременно уровень шума снизился на 10 дБ. При этом тяга двигателя на биокеросине оказалась примерно на 10% ниже, чем при работе на нефтяном керосине.
Еще одним результатом стало повышение стабильности работы двигателя. Ученые не обнаружили гистерезиса дроссельной характеристики — ситуации, при которой значение выходного параметра зависит от направления изменения режима. Это обеспечивает более плавный переход между режимами работы установки.
Полностью заменить традиционный керосин новым биотопливом пока нельзя. По оценке ученых, на данном этапе возможна частичная замена нефтяного керосина биокомпонентом в объеме до 30%. Ограничениями остаются сложный технологический цикл производства SAF, стоимость топлива и отсутствие необходимых производственных мощностей.
Разработчики рассматривают два дальнейших пути. Первый предполагает доведение полученного SAF-керосина до характеристик товарного авиационного топлива без модернизации существующих двигателей. Второй — создание нового двигателя, рассчитанного на такое топливо, однако этот вариант потребует значительно больше времени.
Читайте также:
Казанские ученые разработали материал для термостойкого асфальта
Кокосовое биотопливо может заменить авиакеросин без потери мощности
В ТПУ разрабатывают мобильную установку для производства биодизеля из рапсового масла