"Полученный SAF-керосин (Sustainable Aviation Fuel) специалисты испытали при сжигании в газотурбинной установке по дроссельным характеристикам, уровню звукового давления и концентрациям антропогенных выбросов, а также сравнили характеристики работы двигателя на керосине из нефтяного сырья и биокеросина", – пишет издание.
По результатам огневых испытаний зафиксировано снижение выбросов оксидов азота на 70%, диоксида серы на 90%, оксида углерода на 50% и уменьшение шума на 10 дБ. На фоне улучшения экологических параметров исследователи отметили уменьшение тяги на 10% по сравнению с керосином нефтяного происхождения. При этом было продемонстрировано ключевое преимущество SAF-керосина – повышение стабильности работы двигателя: отсутствует гистерезис дроссельной характеристики, что обеспечивает плавные переходы между режимами.
Программа тестирования включала три этапа: анализ состава и физико-химических свойств, изучение подготовки топлива к сжиганию (испарение и зажигание капель), затем огневые испытания на малогабаритной газотурбинной установке. Оценивались тягово-экономические характеристики, состав выбросов, сажа и шум. Испытания проводились на стенде, имитирующем работу авиадвигателей в разных режимах.
"Мы моделировали реальные условия сжигания экологичных синтетических авиационных топлив на газотурбинной установке: от режима холостого хода до крейсерского. Расход топлива составлял 600 мл/мин", – рассказал доцент ТПУ Дмитрий Антонов.
Исследователи отмечают, что современные требования ICAO охватывают не только сокращение вредных выбросов, но и снижение уровня шума. Изменение звукового давления при сгорании топлива связано с его компонентным составом, отсутствие ароматических соединений ведет к меньшему шуму. При сжигании биокеросина образуются вредные выбросы, как и при использовании нефтяного топлива, однако уровень эмиссии компенсируется за счет поглощения углерода растительностью, которая служит сырьем для получения биотоплива, формируя замкнутый цикл без накопления вредных газов в атмосфере.
В качестве сырья применялась непищевая биомасса второго поколения – сосновые опилки и лузга подсолнечника. Такой выбор исключает конкуренцию с продовольственным сектором и позволяет снизить углеродный след по сравнению с ископаемым топливом. Сырье доступно на отечественном рынке: Россия входит в число мировых лидеров по валовому сбору подсолнечника, ежегодно образуются миллионы тонн лузги. По оценке разработчиков, использование непищевой биомассы отвечает требованиям экологической эффективности, технологической доступности и обладает коммерческим потенциалом, что делает решение перспективным для уменьшения углеродного воздействия авиации.
К работам были привлечены специалисты Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Томского политехнического университета, Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова, Института нефтехимии и катализа Уфимского ФИЦ РАН и НИИ "Нанотехнологии и новые материалы". По итогам испытаний подтверждена перспективность применения разработанного топлива в газотурбинных установках.
Что такое биокерасин?
Биокеросин (в мировой практике известный как SAF – Sustainable Aviation Fuel) представляет собой экологически чистое авиационное топливо, производимое из возобновляемого биологического сырья, а не из ископаемой нефти. В качестве основы для его создания используются растительные масла, отработанные кулинарные жиры, сельскохозяйственные отходы (например, лузга подсолнечника) и лесоматериалы (древесные опилки), а также микроводоросли. По своим физико-химическим свойствам и эксплуатационным характеристикам он практически полностью идентичен традиционному реактивному керосину.
Главная ценность биокеросина заключается в его способности снижать углеродный след авиации. Растения и водоросли, служащие сырьем, в процессе роста поглощают углекислый газ из атмосферы. При сгорании биотоплива в двигателе самолета этот CO₂ возвращается обратно, замыкая углеродный цикл и уменьшая суммарные выбросы парниковых газов на 50–90% по сравнению с нефтяным топливом. Кроме того, в биокеросине практически отсутствуют соединения серы, что существенно снижает токсичность выхлопных газов и объемы выделяемой сажи.
В современной гражданской авиации биокеросин используют в виде смеси с обычным авиационным керосином (обычно в пропорции до 30–50%). Такой подход позволяет заправлять самолеты без изменения конструкции их двигателей и модернизации топливной инфраструктуры аэропортов.
Летают ли в России самолеты на биокерасине?
На сегодня самолеты в РФ на биокеросине не летают. Российская гражданская и военная авиация полностью использует классический реактивный керосин нефтяного происхождения (марок ТС-1 и РТ). По прогнозам Минэнерго и авиакомпаний, реальное появление первых регулярных рейсов на смесовом биокеросине в России ожидается не ранее 2030–2035 годов.
Другие российские разработки в области биотоплива
- Судовое биотопливо из жирных кислот. В РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина разработали первые отечественные биокомпоненты для морских судов на основе метиловых эфиров жирных кислот.
- Биодизель из микроводорослей. Исследователи БФУ им. И. Канта внедрили технологию извлечения липидов из экспрессно растущих водорослей рода Scenedesmus для производства моторного топлива.
- Гидротермальная бионефть. Специалисты ПНИПУ и БФУ создали метод гидротермального ожижения штормовых выбросов морских макроводорослей, превращающий гниющую биомассу в синтетическую нефть.
- Комплекс замкнутого цикла. В ТПУ развернули первую в стране полупромышленную установку, способную перерабатывать отходы лесопромышленности и сразу тестировать готовое биотопливо на огневых стендах.
- Морозостойкий дизель. Сибирские ученые создали смесевое биотопливо из отработанного фритюрного масла и бутанола, адаптированное к экстремальным температурам Арктики и Сибири.
- Водостойкий торрефикат (биоуголь). В САФУ разработали технологию бескислородного обжига древесных отходов, создающую гидрофобное топливо с теплоемкостью на уровне ископаемого угля.
- Биоэтанол из виноградного жмыха. Химики КФУ запатентовали технологию переработки отходов виноделия в дешевые высокооктановые добавки для бензина.
- Цифровые термодинамические модели. В СПбГУ создали виртуальные модели химических систем, которые позволяют бесконтактно рассчитывать и прогнозировать результаты синтеза биотоплива.
- Зеленые нанокатализаторы. В Институте катализа СО РАН разработали каталитические системы на основе никеля для селективного удаления кислорода из растительных масел и жиров.
