Для авиации декарбонизация остается одной из самых сложных проблем.

Дальнемагистральные самолеты в реальности не могут полагаться на батареи, водородная инфраструктура все еще находится на начальной стадии развития, а спрос на экологически чистое авиационное топливо (ЭАГ) продолжает превышать мировое предложение.

На этом фоне исследователи из Университета RMIT разрабатывают технологию, которая может помочь расширить спектр будущего сырья для реактивного топлива, переосмыслив способы переработки углекислого газа из промышленных выбросов.

Команда разработала систему преобразования углерода, которая объединяет улавливание и преобразование углерода в единый интегрированный процесс.

Вместо того чтобы рассматривать каждый этап по отдельности, этот подход упрощает путь от отработанного CO₂ до полезных химических строительных блоков, которые в конечном итоге могут быть переработаны в низкоэмиссионное реактивное топливо и другие углеродсодержащие продукты.

Профессор Тяньи Ма из Школы естественных наук RMIT заявил, что традиционные системы преобразования углерода с трудом выходят за пределы лаборатории из-за своей сложности и энергозатрат.

«Переработка углеродных материалов часто рассматривается как отдельные этапы, что увеличивает затраты и замедляет прогресс», — сказал Ма. «Современные подходы зачастую неэффективны и энергоемки. Объединив этапы переработки, мы смогли упростить процесс и сократить ненужные потери энергии».

Система RMIT не производит реактивное топливо напрямую. Вместо этого она преобразует углекислый газ в основные химические компоненты — те же самые строительные блоки, которые уже используются в промышленности для производства топлива и других материалов.

Это различие имеет значение. Не прибегая к синтезу топлива, технология разработана таким образом, чтобы органично вписываться в существующие промышленные цепочки создания стоимости, а не конкурировать с ними. Преобразованный углерод может быть модернизирован с использованием отработанных процессов, что снижает потребность в создании совершенно новой инфраструктуры.

Доктор Пэн Ли, ведущий автор исследования, заявил, что основное внимание намеренно уделялось практической, а не теоретической эффективности.

«Наш подход позволил сократить количество технологических этапов и снизить энергопотребление по сравнению с традиционными системами», — сказал Ли. «Система RMIT работает без необходимости использования высокоочищенного углекислого газа, что важно в реальных промышленных условиях».

На многих заводах выхлопные газы содержат примеси, которые затрудняют улавливание углерода. Системы, требующие высокоочищенного CO₂, часто испытывают трудности вне контролируемых условий.

Технология RMIT, работающая с менее чистыми газовыми потоками, ориентирована на внедрение вблизи крупных, трудно поддающихся контролю промышленных источников выбросов.

Для авиационного сектора актуальность заключается в разнообразии сырья. Экологически чистое авиационное топливо может производиться различными способами, но все они зависят от надежных поставок углеродсодержащих компонентов. Сегодня эти ресурсы ограничены, что приводит к высоким затратам и ограниченной доступности.

Система RMIT предлагает дополнительный подход, преобразуя промышленные выбросы в топливо, вместо того чтобы полагаться исключительно на биомассу или углерод, получаемый из ископаемого топлива. По сути, это может позволить использовать выбросы одного сектора для поддержки декарбонизации в другом.

Независимый эксперт доктор Федерико Даттила из Туринского политехнического университета отметил в журнале Nature Energy, что эта работа приближает промышленность к созданию полностью интегрированных низкоэнергетических систем преобразования углерода.

В своем комментарии он подчеркнул важность снижения как сложности процесса, так и потерь энергии, двух основных препятствий на пути к коммерческому внедрению.

Важно отметить, что работа RMIT больше не ограничивается лабораторными экспериментами. Исследователи уже разработали и завершили создание прототипа мощностью три киловатта для проверки работы системы в условиях, более приближенных к промышленным.

Следующий шаг более амбициозен: пилотная система мощностью 20 киловатт, которая будет использоваться для дальнейшей проверки производительности, долговечности и интеграции с реальными источниками промышленных выбросов. Разработка этой системы масштабирования ведется параллельно с отраслевыми партнерами, а не постфактум.

RMIT сотрудничает с рядом компаний и организаций, включая Viva Energy, Hart Bioenergy, T-Power, Aqualux Energy, CO2CRC, ViPlus Dairy и CarbonNet. Цель состоит в том, чтобы обеспечить соответствие технологии существующей инфраструктуре, эксплуатационным ограничениям и стратегиям сокращения выбросов.

«Масштабирование должно происходить в тесном сотрудничестве с промышленностью, — сказал Ма. — Только так можно понять, что будет работать на практике, а что еще нуждается в улучшении».

График разработки отражает этот реализм. Команда планирует создать демонстрационную систему мощностью 100 киловатт в течение пяти лет, а готовность к коммерческому внедрению — примерно через шесть лет.

Такой поэтапный подход призван дать время для оценки стоимости, надежности и долгосрочной эффективности — факторов, которые часто сводят на нет перспективные климатические технологии, если их внедрение происходит слишком быстро.

Генеральный директор Hart Bioenergy Дуг Хартманн заявил, что привлекательность этой технологии заключается в балансе между экологическими и эксплуатационными соображениями.

«Это нововведение показало, как сокращение выбросов может сочетаться с повышением экономической эффективности и более рациональным использованием энергии», — сказал Хартманн. «Оно указывает на производственные процессы, которые могут приносить пользу окружающей среде, не игнорируя при этом экономические реалии».

В связи с растущим интересом со стороны промышленности и инвесторов, исследователи также продвигают планы по созданию дочерней компании на базе RMIT для изучения коммерческих путей и моделей внедрения.

Команда старается представить эту технологию как часть более масштабного перехода, а не как единственное решение проблемы выбросов в авиации.

«Это не панацея, — сказал Ма. — Речь идёт о разработке практических инструментов, которые могли бы помочь отраслям промышленности и правительствам сократить выбросы, используя при этом существующие системы в процессе перехода к более чистым видам топлива».

Для авиации этот прагматизм может оказаться наиболее важной чертой. Путь отрасли к нулевым выбросам, вероятно, будет зависеть от параллельной работы множества технологий, от новых конструкций самолетов до альтернативных видов топлива и более рационального использования существующей инфраструктуры.