Исследователи из трех институтов - Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL), Массачусетского технологического института (MIT) и Университета штата Вашингтон - сообщают об успехах в использовании лигнина как пути к получению 100% экологически чистого авиационного топлива. Лигнин входит в состав жестких частей клеточных стенок растений. Другие части растений используются для производства биотоплива, но лигнин в значительной степени игнорируется из-за трудностей его химического расщепления и превращения в полезные продукты.

Недавно опубликованное исследование продемонстрировало процесс, разработанный исследователями для удаления кислорода из лигнина, чтобы полученные углеводороды можно было использовать в качестве сырья для смешивания реактивного топлива. Исследование "Непрерывное гидродеоксигенирование лигнина до ароматических углеводородов струйного действия" опубликовано в журнале Джоуль.

Грегг Бекхэм, Ана Мораис и Эрл Кристенсен - исследователи, привлеченные из NREL.

В документе указывается на необходимость использования устойчивых источников авиатоплива, поскольку авиационная отрасль обязалась резко сократить выбросы углекислого газа. В течение 2019 года авиакомпании во всем мире потребили 106 миллиардов галлонов авиатоплива, и ожидается, что к 2050 году это число более чем удвоится. Достижение цели отрасли по достижению чистой углеродной нейтральности в течение того же периода потребует массового внедрения экологически чистого авиационного топлива (SAF) с высокими лимитами смешивания с обычным топливом.

Реактивное топливо представляет собой смешанную смесь различных молекул углеводородов, включая ароматические соединения и циклоалканы. Существующие коммерческие технологии не позволяют производить те компоненты, которые соответствуют требованиям 100% SAF. Вместо этого смесители SAF комбинируются с обычным углеводородным топливом. Являясь крупнейшим источником возобновляемых ароматических соединений в природе, лигнин может стать ключом к созданию полноценного реактивного топлива на биологической основе. Эта недавно опубликованная работа иллюстрирует способность лигнинового пути дополнять существующие и другие развивающиеся пути. В частности, лигниновый путь, описанный в этой новой работе, позволяет SAF обеспечивать совместимость топливной системы при более высоких соотношениях компонентов смеси.

Из-за своей непокорности лигнин обычно сжигают для получения тепла и электроэнергии или используют только в малоценных целях. Предыдущие исследования позволили получить лигниновые масла с высоким содержанием кислорода в диапазоне от 27% до 34%, но для использования в качестве реактивного топлива это количество должно быть уменьшено менее чем на полпроцента.

Были опробованы другие способы снижения содержания кислорода, но используемые катализаторы требуют дорогостоящих благородных металлов и оказались малоотходными. Исследователи из трех институтов продемонстрировали эффективный метод, в котором в качестве катализатора в непрерывном процессе использовался богатый карбид молибдена, достигающий содержания кислорода около 1%.

Исследование финансировалось Управлением биоэнергетических технологий Министерства энергетики США и Центром биоэнергетических инноваций.

NREL является основной национальной лабораторией Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. NREL управляется для департамента энергетики компанией Alliance for Sustainable Energy, LLC.