Ученые создают катализаторы эффективной переработки пищевых масел в экологичное авиатопливо

Фото: Сканирующая электронная микроскопия гранулы носителя на основе оксида алюминия и цеолита. ФИЦ «ИК СО РАН»

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке Российского научного фонда разрабатывают каталитические системы для превращения отработанных пищевых масел в экологически чистые компоненты для авиационных топлив. Эти добавки позволяют значительно снизить углеродный след авиации.

Ежегодно в результате сгорания авиационного топлива в атмосферу попадают миллионы тонн вредных для окружающей среды соединений — в 2024 году этот показатель для углекислого газа превысил 940 млн тонн. В связи с повесткой нулевых выбросов развивается производство экологичного авиационного топлива из возобновляемого сырья (SAF, Sustainable Aviation Fuel — прим.). Выбросы парниковых газов от сгорания SAF сопоставимы с выбросами от авиакеросина, но вклад при сгорании топлив растительного происхождения принято считать близким к нулю, а загрязнение при производстве SAF значительно меньше, чем при производстве авиатоплива на основе ископаемого сырья. За счет этого углеродный след при использовании SAF сокращается почти на 80 %. Ежегодный объем промышленного синтеза SAF приближается к 2 млн тонн, но крупные компании планируют к 2050 году увеличить выпуск до 500 млн тонн.

Экологичное авиатопливо производят из разного сырья — биомассы, животных жиров, целлюлозы, отработанных пищевых масел. Последний вид дешевле нефтяного сырья, рынок его составляет порядка $7 млрд. В ходе производства топлива по технологии HEFA (Hydroprocessed Esters аnd Fatty Acids — прим.) масла очищают от кислорода с помощью водорода, в результате чего образуется смесь углеводородов, которую затем подвергают крекингу и изомеризации. Из очищенного и подготовленного сырья можно получать биокомпоненты для авиационного топлива, дизеля и бензина.

Есть два подхода с применением процесса HEFA. Первый подразумевает получение жидких моторных топлив в две ступени: гидродеоксигенация для удаления кислорода с получением нормальных алканов и гидроизомеризация для улучшения эксплуатационных свойств углеводородов. Во втором, одноступенчатом, процессе гидродеоксигенация/гидроизомеризация и частично гидрокрекинг могут проходить одновременно с использованием одного катализатора, что эффективнее с точки зрения затрат. Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» исследуют катализаторы для второго типа реакций.

«Мы хотим выяснить, как сделать катализаторы переработки пищевых масел более эффективными, качественными и надежными. Мы сосредоточимся на исследовании подходов к приготовлению формованных носителей на основе цеолитов, а также нанесению активного компонента на них, чтобы выяснить, как стадии приготовления влияют на свойства катализаторов. Эти системы должны эффективно удалять кислород, а также участвовать в ряде сложных реакций, которые позволяют использовать компоненты переработки в составе авиационных топлив», — рассказывает руководитель проекта РНФ, заведующий Лабораторией катализаторов и материалов малотоннажных химических процессов ИК СО РАН, к.х.н. Роман Кукушкин.

Специалисты займутся изучением катализаторов на основе никеля и молибдена, нанесенных на цеолитсодержащий материал. Использование таких бифункциональных катализаторов несульфидной природы дает возможность получать изомеризованные алканы, в результате одноступенчатой гидрообработки растительных липидов.

Проект поддержан грантом Российского научного фонда (№25-23-01310).

Материал предоставлен пресс-службой ФИЦ «Институт катализа СО РАН»