«Уменьшить углеродный след»: российский учёный — о разработке экологичного топлива для гражданской авиации

В 2024 году команда томских инженеров выпустит первую партию экологичного композиционного топлива для гражданской авиации и начнёт его стендовые испытания на газотурбинных двигателях. Об этом в интервью RT рассказал профессор, директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета (ТПУ) Дмитрий Глушков. По его словам, композиционное топливо будет представлять собой авиакеросин, синтезированный из нефтяных и растительных компонентов. Доля биосырья в жидком горючем может составить 50%, при этом по качественным параметрам оно не будет отличаться от керосина, который используется сейчас. Как пояснил Глушков, производство композиционного топлива необходимо для снижения вредных выбросов в атмосферу и отвечает государственной политике, направленной на достижение углеродной нейтральности.

• Заправка топливом самолёта гражданской авиации России
• РИА Новости
• © Игорь Зарембо

— Что такое композиционное топливо и чем оно отличается от традиционного горючего?

— Для изготовления такого топлива используется сырьё разного вида. С одной стороны, мы берём продукт из сырой нефти, с другой — биологического происхождения, который ещё называют SAF (sustainable aviation fuel, или устойчивое авиационное топливо. — RT). Если смешать их, то получится композиционное топливо, то есть жидкое горючее, изготовленное из компонентов совершенно разного происхождения.

Несмотря на то что нефть по-прежнему остаётся основным сырьём, в мировой авиаотрасли наметилась тенденция соединять керосин нефтяного происхождения с биотопливом, произведённым из рапса, кукурузы, водорослей, пищевых и коммунальных отходов, другого растительного или животного сырья. Это делается для того, чтобы уменьшить углеродный след, который самолёты оставляют в атмосфере.

Разработка композиционного топлива — это действительно очень перспективное направление инженерной мысли. Нефть — невозобновляемый ресурс, её запасы сокращаются, и цены на углеводородные источники энергии будут лишь расти. Поэтому заблаговременная разработка альтернативы — естественный процесс.

Конечно, при нынешних возможностях биологическое топливо будет дороже нефтяного. Но в долгосрочной перспективе обязательно появятся технологии, которые уравняют биотопливо в цене с керосином или бензином.

• Заправка топливом в аэропорту
• РИА Новости
• © Виталий Белоусов

На сегодняшний день выпускать топливо из биосырья в объёмах, необходимых всей стране, затратно. Потребуются строительство новых мощностей и значительные инвестиции. Поэтому на начальном этапе можно постепенно наращивать растительную долю в том же авиационном керосине и постепенно доводить её до 50%.

Этот компромиссный вариант позволит топливному заводу частично модернизировать своё производство под выпуск биосырья. При этом появление горючего с небольшой долей SAF не провоцирует рост цен на авиабилеты.

— Как необходимо модернизировать заводы для производства композиционного топлива?

— Речь идёт о покупке оборудования, которое производится в РФ. То есть промышленности понадобится дооснастить имеющиеся технологические мощности, которые настроены на производство топлива из нефтяного сырья. Появится отдельный блок для биосырья, который включат в полноценный топливный цикл. Расходы на модернизацию составят 10—15% от суммы, которая бы потребовалась на строительство отдельного предприятия по выпуску биотоплива с нуля.

В 2023 году в российской гражданской авиации произошёл ряд важных событий: первые полёты совершили импортозамещённый SJ-100 и…

В 2024 году нам предстоит синтезировать топливо объёмом несколько литров и начать стендовые испытания. В нашей лаборатории находятся газотурбинные двигатели, которые обладают всеми характеристиками моторов больших размеров. Мы одновременно попробуем в работе как био-, так и композиционное топливо с различными долями растительной составляющей — от 10 до 50%. Чем больше вариантов испытаем, тем качественнее будет результат.

В планах — выйти на полупромышленное производство биотоплива в сотни литров. Такого количества горючего уже будет достаточно, чтобы запустить испытания на испытательных двигательных установках ЦИАМ.

— Почему в качестве основы биотоплива вы не выбрали кукурузное сырьё, которого в России, кажется, в избытке? 

— Выбор сырья для производства компонентов топлива всегда связан с одновременным учётом экономических, логистических, технологических, эксплуатационных и иных индикаторов. В последние годы довольно много аналитических исследований проведено как в мире, так и в России. Основные приоритеты отдаются талловому, рапсовому, рыжиковому маслам, а также отходам кулинарных жиров и масел. Здесь важно учитывать возможные варианты повторного использования отходов и сырья. Поэтому проводится достаточно скрупулёзная аналитическая работа.

Технология выпуска авиационного биотоплива подразумевает, что на начальном этапе мы можем использовать как один тип сырья, так и несколько, смешивая их друг с другом. Важны конечный продукт и его соответствие жёстким нормативным требованиям. Кукурузу же мы не рассматривали, поскольку она слишком вовлечена в пищевую промышленность и вряд ли может рассматриваться как потенциальный энергоресурс.

— Может ли водород стать конкурентным видом топлива?

— Считаю, что идея о водородном топливе для авиации несколько утопична. Для этого понадобится перестроить всю промышленную инфраструктуру. Придётся проектировать и выпускать новые двигатели, новые летательные аппараты, вложив в эти проекты колоссальные средства. Расходы на внедрение водорода в авиаотрасль будут несопоставимы с плавным переходом на биологический аналог авиакеросина.

• Лаборатория ТПУ
• © Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета (ТПУ)

— Вы уже запланировали первый полёт летательного аппарата на композиционном топливе?

— Ориентируемся на 2025 год. После испытаний на земле с помощью нашего уникального лабораторного стенда с реактивными двигателями мы планируем натурные испытания. Пока мы не говорим о гражданских самолётах — начнём с беспилотников. В Томской области запускается большой проект по инновациям в области БПЛА. Также есть интерес у компаний из Москвы и Санкт-Петербурга, производящих и эксплуатирующих дроны. Нам важно не просто реализовать полёт, а обеспечить мониторинг всех ключевых характеристик в различных режимах.

Так мы сможем продемонстрировать топливным заводам и авиакомпаниям, что российский биокеросин и биобензин — это реальность, что это горючее можно и нужно производить в промышленных масштабах. При этом не потребуется кардинально перестраивать технологические процессы. По нашим оценкам, перевод заводов на производство нового горючего будет постепенным и займёт два-три года.

Не исключаем, что к этому времени появится решение федеральных властей, которое будет регламентировать использование биотоплива в стране. По крайней мере, мы видим стремление Минэнерго и других правительственных структур освоить потенциал использования биотоплива, в том числе в авиационной сфере.

Источник: russian.rt.com