Сокращение выбросов на 80%. Ученые предлагают производить авиационное топливо из отходов

Согласно новому исследованию, опубликованному в Международном журнале по устойчивому транспорту, энергетике, окружающей среде и политике (SAE International Journal of Sustainable Transportation, Energy, Environment, and Policy), этот новый вид реактивного топлива может сократить выбросы в авиации более чем на 80% по сравнению с ископаемым топливом.

Исследование раскрывает многообещающую возможность превратить то, что в настоящее время считается отходами, в ценный и устойчивый энергетический ресурс.

При производстве этанола в процессе ферментации примерно 85% объема выделяется в виде высокочистого углекислого газа. Это упрощает и удешевляет его улавливание по сравнению с улавливанием CO₂ на угольных или цементных заводах. Поскольку кукуруза, используемая для производства этанола, уже поглощает CO₂ из атмосферы, повторное использование газа, выделяющегося в процессе ферментации, позволит переработать уже имеющийся углерод, а не добавлять его в атмосферу.

«Интересно исследовать, может ли этот поток „отходов“ на самом деле стать значимым активом», — заявил в пресс-релизе Стивен МакКорд, научный сотрудник в области машиностроения Мичиганского университета и ведущий автор исследования.

Авиация ежегодно генерирует более гигатонны выбросов CO₂, что делает ее одной из самых сложных отраслей для декарбонизации. Экологически чистое авиационное топливо (SAF), получаемое из отходов биомассы или отработанных кулинарных масел, уже используется в ограниченных масштабах, но пока что не удается масштабировать его применение.

Исследователи оценили несколько методов производства реактивного топлива из этанола и CO₂. Традиционный процесс Alcohol-to-Jet, при котором этанол преобразуется в авиационное топливо с выходом примерно 90%, снижает интенсивность выбросов углерода всего на 4,5−20% по сравнению с керосином.

Чтобы найти более эффективные альтернативы, команда проанализировала два процесса, основанных на CO₂, которые начинаются с преобразования уловленного CO₂ в синтез-газ (синтез-газ) — смесь оксида углерода и водорода. В процессе газовой ферментации синтез-газ сначала преобразуется в этанол, который затем очищается методом конверсии спирта в реактивный бензин.

В отличие от этого, метод синтеза Фишера-Тропша напрямую преобразует синтез-газ в длинноцепочечные углеводороды, аналогичные реактивному топливу. Оценка жизненного цикла показала, что оба метода значительно превосходят традиционный подход. Метод Фишера-Тропша позволяет снизить интенсивность выбросов углерода до 90%, а газовая ферментация обеспечивает снижение примерно на 84%.

Несмотря на большую экологичность метода Фишера-Тропша, газовая ферментация с последующей переработкой спирта в реактивную этанольную смесь была признана наиболее практичным решением в краткосрочной перспективе.

В исследовании отмечается, что этот способ может использовать существующую инфраструктуру производства этанола и опыт рабочей силы, что позволит ускорить промышленное внедрение. «При планировании производства больших объемов экологически чистого авиационного топлива из CO₂ необходимо учитывать множество факторов. Начало работы с CO₂, получаемым путем ферментации кукурузного этанола, обещает самый быстрый путь к масштабированию этой новой отрасли», — сказал Сик.