Учёные разработали способ создания конкурентоспособного по цене устойчивого авиационного топлива из отходов
Ученые Аргоннской национальной лаборатории разработали технологию, которая позволяет создавать конкурентоспособное по цене устойчивое авиационное топливо (SAF), способное сократить выбросы парниковых газов в авиационной промышленности до 70%. Эта технология анаэробного сбраживания с остановкой метана (MAAD) преобразует высококонцентрированные органические сточные воды в летучие жирные кислоты, которые можно преобразовать в SAF.
По словам Хаорана Ву, научного сотрудника из Аргоннского университета, летучие жирные кислоты, являясь ключевыми прекурсорами для производства SAF, могут играть решающую роль в декарбонизации авиационной промышленности и сделать производство биотоплива более рентабельным и устойчивым.
Исследование способствует достижению целей, изложенных в программе Министерства энергетики США Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge, которая направлена на увеличение производства SAF до трёх миллиардов галлонов к 2030 году. Цель состоит в том, чтобы производить достаточно топлива для покрытия 100% спроса на коммерческое авиатопливо к 2050 году.
Учёные использовали богатые углеродом сточные воды пивоваренных заводов и молочных ферм в качестве сырья. В ключевом достижении технология удаляет органический углерод из этих высококонцентрированных потоков отходов, которые в противном случае было бы трудно обработать экономически эффективно.
Оба потока сточных вод богаты органикой, и их очистка с использованием традиционных методов очистки сопряжена с большими выбросами углерода. Используя нашу технологию, мы не только очищаем эти потоки отходов, но и производим низкоуглеродное устойчивое топливо для авиационной промышленности
автор исследования Тэмин Ким, аналитик энергетических систем Аргоннского университета
Технология также открывает новые горизонты в переработке этих отходов в SAF. Анаэробное сбраживание — устоявшаяся технология преобразования биомассы в метан, а затем в биотопливо. Разработанная Мелтем Ургун Демиртас, менеджером отдела устойчивых материалов и процессов в Аргонне, технология MAAD вместо этого фокусируется на производстве летучих жирных кислот (таких как масляная кислота) и молочной кислоты.
Однако молочные кислоты ограничивают производство SAF из летучих жирных кислот. Технология Argonne MAAD преодолевает это ограничение, увеличивая выход летучих жирных кислот.
В рамках ещё одной инновационной разработки учёные разработали метод электрохимического разделения для усовершенствования технологии MAAD с использованием мембраны.
Мы разработали процесс извлечения продукта на месте, чтобы увеличить время удерживания в мембранных реакторах, что позволило создать устойчивые микробные сообщества с производителями масляной кислоты и повысить продуктивность и концентрацию кислоты, тем самым снизив стоимость производства кислоты и её токсичность
Ургун Демиртас, главный исследователь исследования
Используя экспериментальные данные, учёные использовали инструменты моделирования Аргоннского университета для разработки трёх возможных путей превращения отходов в SAF и сравнили их с обычным реактивным топливом, полученным из ископаемого топлива.
Учёные утверждают, что путь переработки отходов в авиационное топливо значительно сокращает выбросы углерода по сравнению с обычным реактивным топливом. Исследование также расширяет использование менее используемых отходов в то время, когда спрос на типичное биосырье для SAF приводит к дефициту.
В конечном итоге учёные надеются коммерциализировать запатентованный процесс и масштабировать технологию для широкого использования. Устойчивое авиационное топливо имеет большой потенциал для декарбонизации авиационной отрасли. Но его широкое внедрение ещё не началось. Устойчивое авиационное топливо (SAF) составляет менее 1% топлива, используемого в авиационной промышленности, в то время как авиационное топливо вносит около 3% в глобальные выбросы парниковых газов (ПГ). Производство SAF, которое является более энергоэффективным, дешёвым и конкурентоспособным по стоимости с ископаемым реактивным топливом, имеет большое значение для широкого коммерческого использования.