Из опилок и лузги подсолнечника получили авиационный керосин
Сосновые опилки и лузга подсолнечника стали сырьём для авиационного биокеросина. Технологию создала команда российских учёных из Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, Томского политехнического университета, Южно-Российского государственного политехнического университета, Института нефтехимии и катализа Уфимского ФИЦ РАН и НИИ «Нанотехнологии и новые материалы». Данную информацию сообщает портал Новая Наука.
Основой послужила непищевая биомасса второго поколения. В отличие от сырья из сельхозкультур, она не отнимает ресурсы у продовольственного сектора и заодно даёт вторую жизнь отходам лесной и аграрной промышленности.
Производство разбили на три стадии. Сначала биомассу газифицируют — получается синтез-газ, смесь водорода с монооксидом углерода. Затем синтезом Фишера — Тропша из него делают жидкие углеводороды, а керосиновую фракцию в финале подвергают гидроизомеризации. Структура молекул меняется, и топливо лучше ведёт себя на морозе.
Ключевую роль сыграли новые катализаторы. На этапе синтеза применялся гибрид с кобальтом и цеолитом ZSM-5 — он повышал выход фракции керосинового диапазона. Финишную обработку проводили с платиновым катализатором на пористом SAPO-11: в тестах он держал стабильность 500 часов.
На выходе получилось топливо, где около 90% приходится на изоалканы — разветвлённые углеводороды. Они обеспечивают низкую температуру застывания, что критично для полётов. Ароматики в синтетическом керосине почти нет, серы — минимальное количество.
Затем продукт сожгли в малогабаритной газотурбинной установке. Стенд воспроизводил режимы от холостого хода до высокой нагрузки и фиксировал тягу, расход, температуру, давление, состав выхлопа и шум.
По сравнению с нефтяным ТС-1 выбросы оксидов азота упали примерно на 70%, диоксида серы — на 90%, оксида углерода — на 50%. Звуковое давление снизилось примерно на 10 дБ. Минус тоже нашёлся: максимальная тяга оказалась примерно на 10% ниже. Причина, по мнению авторов, — меньшая плотность биокеросина, ведь при том же объёмном расходе в камеру попадало меньше массы.
Переходы между режимами биокеросин проходил ровнее. Выраженного гистерезиса дроссельной характеристики исследователи не увидели: параметры двигателя при росте и падении подачи вели себя одинаково. Связывают это с высокой реакционной способностью изоалканов.
О массовой гражданской авиации речи пока нет. Опыты шли на исследовательской микрогазотурбинной установке, а для серийных самолётов нужны новые испытания, стандартизация и сертификация. Учёные видят применение продукта прежде всего как компонента смеси с Jet A-1 или его российскими аналогами — доля до 50% по требованиям ASTM D7566. Чтобы использовать керосин в чистом виде, топливо придётся дорабатывать.
Остаётся вопрос цены. Цепочка включает газификацию, каталитический синтез и дополнительную переработку углеводородов, поэтому она заметно сложнее привычного выпуска керосина из нефти. Промышленных мощностей для такого производства в стране нет.
Работа всё же демонстрирует полный цикл: от древесных и сельскохозяйственных отходов до керосиновой фракции, которую сожгли в реальном газотурбинном двигателе. Дальше — масштабирование и более полные испытания в условиях, близких к эксплуатации. Результаты опубликованы в журнале Fuel.
