Науковці з Карлсруерського технологічного інституту розробили ефективний метод виробництва синтетичного палива для вуглецево-нейтрального майбутнього авіації та судноплавства.
Синтетичне паливо або “е-паливо” представляє собою “вуглеводневе паливо, вироблене з використанням відновлюваної енергії, води та вуглекислого газу”. Воно створюється за допомогою складного хімічного процесу, що імітує утворення викопних видів палива. Дослідники KIT у партнерстві з німецькими компаніями Sunfire і Climeworks успішно продемонстрували високоефективний підхід до його виробництва. Це відкриває шлях до екологічно нейтрального авіаційного пального.
На сьогодні більшість галузей прагнуть зменшити вуглецевий слід через електрифікацію. Проте авіація залишається проблемним сектором для такого підходу. Енергетична щільність сучасних акумуляторів значно поступається традиційному паливу. Це унеможливлює повну електрифікацію літаків, особливо для далеких перельотів.
Інноваційний процес коелектролізу
“Синтетичне паливо, яке виробляється за допомогою процесів перетворення енергії в рідину з CO2 з атмосфери або біогенних джерел, води та зеленої електроенергії, є особливо придатним”, – пояснює Роланд Дітмаєр, професор Інституту мікропроцесорної інженерії KIT. Ключовим етапом цього процесу є виробництво синтез-газу. Ця суміш містить монооксид вуглецю та водень.
Лабораторія KIT у співпраці з промисловим партнером Sunfire впровадила метод коелектролізу. Цей підхід дозволяє перетворювати водяну пару і вуглекислий газ безпосередньо на синтез-газ за один крок. Така технологія значно підвищує ефективність процесу. Вона усуває необхідність окремого виробництва водню, що потрібно в альтернативних методах.
Від синтез-газу до реактивного палива
Отриманий синтез-газ піддається подальшій обробці. Його стискають у мікроструктурному реакторі та перетворюють на довголанцюгові вуглеводні. Цей процес відомий як синтез Фішера-Тропша. Результатом стає сировина, подібна до сирої нафти. З неї виробляють авіаційний гас для реактивних двигунів.
Компанія INERATEC, що виникла як стартап KIT, працює над комерціалізацією цієї технології. Вони вже випробували її в реальних умовах. Сучасні установки здатні виробляти понад 100 літрів авіаційного палива щодня.
Перспективи масштабування виробництва
Дослідники активно працюють над підвищенням ефективності процесу. Вони планують використовувати тепло, що виділяється у вигляді пари під час синтезу. Це дозволить ще більше оптимізувати енергетичний баланс виробництва.
KIT разом із партнерами збудував установку Kopernikus P2X. Вона готується до виробництва майже 300 літрів гасу щодня. На наступному етапі проекту планується збільшити виробництво до тонни на день. Таке масштабування є критично важливим для комерціалізації технології.
Синтетичне паливо проходитиме тестування у виробників авіаційних двигунів. Це забезпечить його відповідність галузевим стандартам. Успішне впровадження технології допоможе створити вуглецево-нейтральне майбутнє для авіаційної галузі, яка зараз продукує 2-3 відсотки світових викидів вуглецю.