Экологически чистое топливо для реактивных двигателей создали в Китае

Полина Агеева – 22 марта 2019

Ученые из Китая разработали процесс преобразования растительных отходов сельского хозяйства и лесозаготовок в авиационное топливо высокой плотности. Их исследование может помочь сократить выбросы CO2 от самолетов и ракет.

Целлюлоза – основной компонент в биотопливе, является дешевым, возобновляемым и очень распространенным полимером, который образует клеточные стенки растений. Хотя цепные алканы (такие как разветвленный октан, додекан и гексадекан) ранее были получены из целлюлозы для использования в реактивном топливе, исследователи полагают, что это первое исследование, в котором были получены более сложные полициклоалкановые соединения, которые можно использовать в качестве авиационного топлива высокой плотности.
Нин Ли, научный сотрудник Далянского института химической физики и автор исследования, считает, что это новое биотопливо может помочь авиации «стать зеленой».

«Наше биотопливо важно для уменьшения выбросов CO2, потому что оно получено из биомассы и имеет более высокую плотность (или объемную теплотворную способность) по сравнению с обычным авиационным топливом. Как мы знаем, использование авиационного топлива высокой плотности может значительно увеличить дальность и полезную нагрузку самолетов без изменения объема масла в баке», – отметил Ли.

Чтобы произвести это биотопливо, Ли и его команда обнаружили, что целлюлоза может быть селективно превращена в 2,5-гександион с помощью химической реакции гидрогенолиза. Затем они разработали метод разделения соединения 2,5-гександиона путем превращения 5-метилфурфурола в продукте гидрогенолиза в 2,5-гександион, сохраняя при этом 2,5-гександион в продукте без изменений. Это привело к 71% -ному выходу выделенного углерода – 5% -ному увеличению по сравнению с выходом продукта при их первоначальной работе. Наконец, они прореагировали на водород с 2,5-гександионом из целлюлозы пырей, чтобы получить конечный продукт: смесь полициклоалканов С12 и С18 с низкой температурой замерзания и плотностью примерно на 10% выше, чем у обычных реактивных топлив. Большая часть волшебства биотоплива заключается в этой высокой плотности – его можно использовать либо в качестве оптового запасного топлива, либо в качестве добавки для повышения эффективности других реактивных топлив.

«Самолеты, использующие это топливо, могут лететь дальше и перевозить больше, чем те, которые используют обычное реактивное топливо, что может уменьшить количество рейсов и уменьшить выбросы CO2 во время взлета (или запуска) и посадки», – говорит Ли.

Хотя в этом исследовании исследователи произвели биотопливо в лабораторных масштабах, Ли и его команда считают, что дешевый, обильный целлюлозный исходный материал, меньшее количество этапов производства и более низкие затраты и потребление энергии означают, что он скоро будет готов для коммерческого использования. Они также прогнозируют, что это даст более высокую прибыль, чем производство обычного авиационного топлива, поскольку для производства топлива с более высокой плотностью требуются низкие затраты. Самая большая проблема, сдерживающая процесс, – использование дихлорметана для расщепления целлюлозы до 2,5-гександиона; соединение традиционно используется в качестве растворителя при удалении краски и считается опасным для окружающей среды и здоровья.

«В будущем мы продолжим исследовать экологически чистый и возобновляемый органический растворитель, который может заменить дихлорметан, используемый в гидрогенолизе целлюлозы, на 2,5-гександион, – говорит Ли, – В то же время мы будем изучать применение 2,5-гександиона в синтезе других видов топлива и химических веществ с добавленной стоимостью».