Повітряне паливо з рослинних відходів

Новий синтетичний шлях ефективно перетворює целюлозу у високоефективне паливо

Поки літаки здебільшого заповнюють гас. Але нове біопаливо з рослинних залишків незабаром може стати економічно конкурентоспроможним. © Chalabala / iStock)
читати вголос

Повітряне біопаливо: Дослідники розробили синтетичний маршрут, який виробляє високоефективне паливо для літаків із рослинних відходів - із соломи, кукурудзяних стебел чи тирси. З целюлози цих залишків виникає суміш вуглеводнів, яка підходить як авіаційне паливо або гас. Хитрість. Це біопаливо має більшу енергетичну щільність, ніж гас, і тому може бути економічно корисним.

Майже всі комерційні літальні апарати сьогодні використовують гас як паливо - викопне паливо, яке вважається низьким з точки зору клімату та навколишнього середовища. Крім переходу на електроприводи в авіації, біопаливо також може змінити це. Кілька авіакомпаній вже випробовують додавання біокеросину до нормального авіаційного палива. Хоча ці так звані паливні системи, що утворюються, утворюють парниковий газ при спалюванні. Але якщо вони виготовлені з рослинної сировини, їх чистий баланс може бути нейтральним СО2.

Високопродуктивне паливо замість гасу

Однак проблема: Біокеросин поки що в два-три рази дорожчий, ніж звичайне авіаційне паливо, і тому не дуже економічний. Тому дослідники намагаються знайти більш дешеві способи синтезу біокерозину. Але є й інший спосіб - виробництво біопалива з більш високою щільністю енергії, ніж звичайний гас. Такі високопродуктивні види палива використовуються переважно військовими реактивними літаками, оскільки вони занадто дорогі для більшості авіакомпаній.

Але якби ви могли видобувати ці паливи високої щільності дешево з рослинних матеріалів, ви б літали дешевше і в той же час були екологічно чистими. "Використання літального палива високої щільності може значно збільшити дальність і навантаження літака, не потребуючи більших цистерн", - сказав Нін Лі з Далянського інституту хімічної фізики в Китаї. "Однак поки що синтетичних шляхів для цих поліциклоалканів з целюлози бракує".

Целюлоза стає паливом

Зараз Лі та його команда розробили такий синтетичний шлях. Це дозволяє отримувати суміш кільцеподібних вуглеводнів, характерних для цих видів палива, з рослинних відходів, таких як солома, кукурудзяні стебла або тирса. На першому етапі целюлоза видаляється з рослинних залишків і перетворюється в з'єднання 2, 5-гександіону за допомогою дихлорметану. Ця реакція забезпечує понад 70 відсотків відновлення цього вуглеводню при нормальному тиску і температурі, пояснюють дослідники. дисплей

На наступному етапі 2, 5-гександіон додають повторною реакцією з воднем для утворення довших ланцюгів кільцеподібних вуглеводнів. Нарешті, поліциклоалкани з дванадцятьма та 18 атомами вуглецю утворюються за допомогою різних каталізаторів. "Наскільки нам відомо, це перший звіт про синтез поліциклоалканів з 2, 5-гександіону та водню", - кажуть Лі та його команда.

Також економічно корисно

Отримана вуглеводнева суміш найкраще підходить як паливо для літаків високої щільності, вважають дослідники. У той же час він також може бути використаний як добавка до звичайного гасу для підвищення його енергетичної щільності та покращення екологічного сліду. "Наше біопаливо може зменшити викиди СО2 в авіації, оскільки воно виробляється з біомаси і має більшу щільність енергії, ніж звичайний гас", - каже Лі.

На думку вчених, виробництво гасу біоавіації також може бути економічно вигідним за цією схемою. Через сприятливі вихідні матеріали, лише кілька етапів реакції та низькі витрати енергії, виробництво навіть вигідніше, ніж зі звичайним високоефективним паливом. Це може зробити це біопаливо конкурентоспроможним.

Шукаєте заміну токсичних розчинників

Однак є головний недолік: він все ще потребує токсичного та шкідливого для навколишнього середовища розчинника дихлорметану для ефективної конверсії целюлози. "Зараз ми хочемо шукати стійкий і екологічно чистий розчинник, який може замінити дихлорметан при гідрогенолізі целюлози", - кажуть дослідники. Якщо це вдасться, в майбутньому можуть виникнути нові, більш конкурентоспроможні біопаливо для авіації. (Joule, 2019; doi: 10.1016 / j.joule.2019.02.005)

Джерело: Cell Press

- Надя Подбрегар