Проект, возглавляемый Корейским научно-исследовательским институтом химических технологий (KRICT) в сотрудничестве с компанией EN2CORE Technology, успешно преобразует богатые метаном газы, образующиеся при разложении органических отходов, в жидкое реактивное топливо посредством интегрированного каталитического процесса.
Использование экологически чистого авиационного топлива является ключевым способом снижения воздействия авиации на климат, однако высокие производственные затраты и ограниченные запасы сырья, особенно зависимость от отработанного растительного масла, ограничивают его широкомасштабное внедрение.
Свалочный газ представляет собой более дешевое и доступное альтернативное сырье, получаемое из пищевых отходов, навоза скота и других разлагающихся органических материалов.
Для преобразования этого газа в реактивное топливо корейская команда разработала полную технологическую цепочку:
- Очистка газа и восстановление CO₂ методом мембранного разделения.
- Превращение в синтез-газ (CO + H₂) с использованием плазменного риформинга.
- Каталитический синтез Фишера-Тропша для получения жидких углеводородов, пригодных для использования в качестве авиационного топлива.
Специализированные катализаторы на основе кобальта и цеолита повысили селективность по отношению к жидкому топливу по сравнению с воскообразными побочными продуктами, тем самым увеличив общую эффективность.
Ключевым нововведением является использование миниатюрного микроканального реактора, который быстро рассеивает избыточное тепло, предотвращая повреждение катализатора и повышая его стабильность.
Модульная конструкция уменьшает объем реактора примерно в десять раз по сравнению с традиционными системами и позволяет масштабировать производственные мощности простым добавлением модулей.
На экспериментальном заводе на полигоне твердых бытовых отходов в Тэгу система производила приблизительно 100 кг SAF в сутки, при этом селективность по жидкому топливу превышала 75%. Площадь установки, использованной для испытаний, составляла всего 100 квадратных метров, что примерно соответствует размеру двухэтажного отдельно стоящего дома.
Этот пилотный проект продемонстрировал техническую осуществимость процесса за пределами лаборатории, на предприятии, не требующем значительной инфраструктуры.
Исследователи утверждают, что такой подход позволит создавать небольшие децентрализованные установки по производству SAF, расположенные непосредственно на свалках или очистных сооружениях, вместо того чтобы полагаться исключительно на крупные централизованные нефтеперерабатывающие заводы для производства SAF. Потенциально это может увеличить общий объем производства SAF при более скромных инвестициях в инфраструктуру.
Согласно анализу Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA) и консалтинговой компании Worley Consulting, к 2050 году мировой авиационной отрасли потребуется приблизительно 500 миллионов тонн экологически чистого авиационного топлива (ЭАГ) в год для достижения цели по нулевым выбросам углерода.
Несмотря на значительный долгосрочный потенциал, в краткосрочной перспективе предложение SAF остается крайне ограниченным. Прогнозируемое производство SAF в 2025 году составляет всего около 2 миллионов тонн , что эквивалентно примерно 0,7% потребности авиационного топлива.
Лидеры отрасли предупреждают, что нехватка авиационного топлива и задержки во внедрении новых, более эффективных самолетов могут поставить под угрозу достижение климатической цели сектора к 2050 году, если темпы производства не ускорятся.
В последнем исследовании IATA сделан вывод о том, что в мире существует достаточное количество экологически чистого сырья для производства SAF, необходимого для достижения нулевых выбросов, при условии соблюдения строгих критериев устойчивости.
Вместо этого IATA определила следующие основные ограничения:
- Медленное внедрение новых технологий производства SAF за пределы существующих путей производства HEFA.
- Конкуренция за биомассу со стороны других трудно поддающихся декарбонизации секторов.
- Необходимость масштабных инвестиций в возобновляемые источники электроэнергии, водород и инфраструктуру улавливания углерода для производства синтетического топлива.
Преодоление этих барьеров определит, сможет ли авиация реально увеличить объемы производства экологически чистого авиационного топлива с миллионов до сотен миллионов тонн в год в течение следующих 25 лет.
Улавливание метана с полигонов отходов имеет особое значение, поскольку метан является мощным парниковым газом и одним из основных источников выбросов на свалках. Поэтому технологии, преобразующие этот газ в авиационное топливо, могли бы одновременно снизить как выбросы от авиации, так и воздействие на климат в секторе обращения с отходами.
Корейская демонстрационная программа вносит вклад в растущий объем исследований по производству экологически чистого авиационного топлива из отходов — от преобразования метана в плазме до гидротермального сжижения пищевых отходов — по мере того, как отрасль продвигается к созданию топливных технологий, соответствующих принципам экономики замкнутого цикла.
Хотя производство авиационного топлива из свалочного газа пока находится на стадии пилотного проекта, это позволяет предположить, что обычные отходы могут стать значимым источником энергии для авиации. При экономически целесообразном масштабировании децентрализованные заводы по производству авиационного топлива на свалках могли бы сократить выбросы метана, диверсифицировать сырье и ускорить движение авиации к нулевым выбросам, превратив отходы общества в топливо для взлета завтрашнего дня.