Новости химической науки > Топливо для реактивных двигателей из сахарного тростника

Исследователи из Калифорнии продемонстрировали, что химические строительные блоки, которые можно получить переработкой сахарного тростника, могут быть практически со 100%-ным выходом конвертированы в новое семейство высокоэнергетических типов топлива для реактивных двигателей.

Анализ степени воздействия на окружающую среду стратегии такого получения биотоплива позволяет говорить о том, что новая разработка сможет снизить выбросы парникового газа на 80% по сравнению с подходами, которые применяются для получения этих же соединений из нефтехимического сырья.

Для понижения глобальной зависимости от нефти, а также для понижения влияния как методов производства топлива, так и самого топлива на окружающую среду и на климат, многочисленные исследовательские группы разрабатывают способы производства биотоплива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания различного типа. Однако, более жесткие требования, предъявляемые к авиационному топливу, к настоящему времени существенно ограничивают прогресс, достигнутый в области получения авиатоплива из биологического сырья.

Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, DOI: 10.1073/pnas.1508274112

Так, например, в состав авиатоплива не должны входить кислородсодержащие соединения, поскольку их присутствие может привести к понижению энергетической емкости топлива, а также повысить температуру замерзания и вязкость топлива. Лучше всего на роль топливных смесей для авиадвигателей подходят разветвленные и циклические углеводороды, которые довольно сложно получить из биологического сырья – существующие попытки использовать средства олеохимии для производства авиатоплива приводили к низким выходам углеводородов или к малой энергетической эффективности образующейся смеси веществ.

Новая стратегия синтеза, предложенная исследователями из Университета Калифорнии (Беркли), позволяет избавить получаемый продукт от недостатков. В группе Алексиса Белла (Alexis T. Bell) продемонстрировано, что конденсация алкилметилкетонов, получаемых из бразильского сахарного тростника, с последующим дезоксигенированием приводит к высоким выходам циклических продуктов C12-C45, которые могут быть использованы и как топливо для реактивных двигателей (C12-C21), и как смазочный материал для автомобильных двигателей (C33+).

Энергетическая плотность получаемых соединений, которые можно использовать в качестве топлива для реактивных двигателей, выше, чем у обычного реактивного топлива. Немаловажным обстоятельством является и то, что температура замерзания и вязкостные характеристики этих соединений позволяют говорить о том, что эти соединения более соответствуют параметрам, необходимым для применения вещества в качестве топлива, чем другие реактивные топлива, получавшиеся из растительного сырья. Вязкостные свойства полученных новым способом смазочных материалов сравнимы с параметрами синтетических смазочных масел и значительно превосходят смазочные материалы, получаемые простой переработкой нефтехимического сырья.

Синье Бао (Xinhe Bao), специалист по катализу из Института Химической Физики Далянь, отмечает, что результаты нового исследования можно рассматривать как жизнеспособную стратегию производства реактивных топлив и смазочных масел из сахарного тростника, добавляя, что новая синтетическая стратегия основана на применении дешевых и рециклизуемых катализаторов, что позволит существенно снизить выбросы парникового газа.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, DOI: 10.1073/pnas.1508274112

метки статьи: #вопросы экологии, #новые материалы, #органическая химия, #химическая технология, #химия биомассы