Ученые превращают пищевые отходы в авиационное топливо
Авиаперелеты сегодня пользуются рекордной популярностью, и зависимость от быстрого транспорта сделала авиационное топливо одним из крупнейших источников выбросов парниковых газов. Ученые из Иллинойсского университета предложили инновационное решение этой проблемы: переработку пищевых отходов в устойчивое авиационное топливо (SAF), полностью соответствующее отраслевым стандартам и не требующее добавления ископаемых компонентов. Описанный в журнале Nature Communications процесс может приблизить авиационную отрасль к достижению цели – нулевых углеродных выбросов к 2050 году.
Ученые превращают пищевые отходы в бионефть с помощью термохимического процесса, известного как гидротермальное сжижение (ГТС). После этого из бионефти удаляются примеси, а затем она проходит очистку с использованием водорода и катализаторов, в результате чего получается авиационное топливо. Такой метод можно адаптировать для разных видов сырья и типов нефти, что открывает перспективы для нового направления в производстве топлива.
В рамках этого проекта ученые использовали отходы с ближайшего предприятия пищевой промышленности. Ежегодно по всему миру выбрасывается свыше 30% всех произведенных продуктов – на каждом этапе цепочки поставок, от фермерских хозяйств до транспортировки, переработки, торговли, ресторанов и домашних хозяйств. Разложение таких отходов на свалках и очистных сооружениях усиливает выбросы парниковых газов, тогда как их переработка способствует переходу к устойчивому развитию. Технология гидротермального сжижения (HTL) способна перерабатывать широкий спектр биологических отходов – от пищевых остатков и осадков сточных вод до цветущих водорослей, свиного навоза и сельскохозяйственных остатков.
Чтобы получить авиационное топливо из биосырой нефти, исследователи сначала очистили ее от примесей – влаги, золы и солей. Затем они применили процесс каталитической гидроочистки, который позволил удалить нежелательные элементы, включая азот, кислород и серу, оставив только углеводороды, необходимые для производства топлива. После серии испытаний различных вариантов катализаторов наиболее эффективным оказался кобальт-молибденовый, обеспечивающий оптимальные условия для протекания химических реакций и превращения нефти в экологичное авиатопливо.
Чтобы повысить эффективность гидроочистки, ученые экспериментировали с параметрами процесса – температурой, количеством катализатора и водорода, а также временем реакции, добиваясь максимального выхода топлива. Полученный образец устойчивого авиационного топлива (SAF) прошел тщательную проверку на соответствие стандартам Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM) и Федерального управления гражданской авиации США. В результате тестов по уровням Tier Alpha и Beta топливо полностью соответствовало требованиям к традиционному реактивному топливу и не нуждалось в добавках или смешивании с продуктами из ископаемых источников.