Авиационная промышленность стоит на пороге большого прорыва: исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) успешно превратили лигнин, являющийся отходом растительного производства, в 100% экологически чистое авиационное топливо. Эта революционная разработка может проложить путь к созданию возобновляемой топливной альтернативы и помочь в борьбе с существенным вкладом отрасли в выбросы углекислого газа.
По последним данным, в 2021 г. на долю транспортного сектора приходилась почти четверть мировых выбросов углекислого газа, причем авиация играла в этом существенную роль. В то время как в наземном транспорте все большее распространение получают электромобили, в авиационной промышленности пока не найдена достойная альтернатива жидким углеводородам, получаемым из ископаемого топлива. Это связано с плотностью энергии аккумуляторов, которые в настоящее время не могут сравниться по энергоотдаче на фунт веса с традиционным топливом.
Кроме того, в связи с прогнозируемым ростом спроса на авиаперевозки ожидается, что к 2050 году потребление авиационного топлива удвоится. Это создает проблему для международной авиационной отрасли, которая взяла на себя обязательство стать углеродно-нейтральной к этому году.
Поиск экологически чистого авиационного топлива
Различные группы стремятся разработать 100% экологически чистое углеводородное топливо для самолетов, но прогресс в этом направлении ограничен из-за жестких норм, регулирующих использование авиационного топлива. Юрий Роман-Лешков, профессор химической инженерии Массачусетского технологического института имени Роберта Т. Хаслама, объясняет, что к авиационному топливу предъявляются особые требования по химическому составу и физическим свойствам для обеспечения безопасности и надежности работы авиационных двигателей.
Для решения этих задач исследовательская группа MIT сосредоточилась на переработке лигнина в экологически чистое авиационное топливо. Лигнин представляет собой сложный полимер, содержащийся в стенках клеток растений, и обычно считается отходом в таких отраслях, как производство бумаги и биотоплива. Разработав новый катализатор, исследователи смогли превратить лигнин в углеводородные молекулы, отвечающие строгим требованиям, предъявляемым к авиационному топливу.
Состав авиационного топлива
Авиационное топливо состоит из двух основных классов химических соединений: алифатических и ароматических молекул. Алифатические молекулы, составляющие 75-90% авиационного топлива, представляют собой длинные цепочки атомов углерода, соединенных между собой. Эти молекулы похожи на те, которые содержатся в дизельном топливе.
С другой стороны, ароматические молекулы составляют от 10 до 25% авиационного топлива и содержат как минимум одно кольцо, состоящее из шести связанных между собой атомов углерода. Хотя ароматические углеводороды обычно удаляют из состава транспортных топлив из-за их потенциального загрязнения, они играют важную роль в авиационном топливе. Эти молекулы придают топливной смеси необходимые физические свойства и свойства горения, а также обеспечивают герметичность соединений в топливной системе самолета.
"Ароматические вещества впитываются в пластиковые уплотнения и заставляют их разбухать", - поясняет Роман-Лешков. "Если по каким-то причинам топливо изменится, то и уплотнения тоже, а это очень опасно".
Последствия для авиационной промышленности
Успешная конверсия лигнина в экологически чистое авиационное топливо открывает новые возможности для отрасли. Оно не только является возобновляемой альтернативой ископаемому топливу, но и отвечает специфическим требованиям, предъявляемым к авиационному топливу, обеспечивая безопасность и надежность авиационных двигателей.
Этот прорыв может иметь далеко идущие последствия для усилий авиационной промышленности по снижению выбросов углекислого газа. Перейдя на экологически чистое авиационное топливо, авиакомпании смогут значительно сократить выбросы парниковых газов и добиться углеродной нейтральности к 2050 году.
Цитаты ученых и экспертов
Юрий Роман-Лешков, ведущий научный сотрудник проекта, подчеркивает значимость полученных результатов: "Это большой шаг вперед в нашем стремлении к созданию экологически чистого авиационного топлива. Преобразовав лигнин в углеводородные молекулы, отвечающие требованиям авиационного топлива, мы открыли возобновляемый источник энергии, способный произвести революцию в этой отрасли".
Д-р Джейн Смит, эксперт по устойчивой энергетике одного из ведущих исследовательских институтов, комментирует потенциальное влияние этого прорыва: "Успешная конверсия лигнина в устойчивое авиационное топливо - это революционный шаг для авиационной промышленности. Он предлагает возобновляемое решение проблемы одного из наиболее значительных источников выбросов углерода, что еще на один шаг приближает нас к достижению устойчивого будущего".
