Канадские ученые в октябре 2012 г. в процессе исследований пришли к выводу, что гражданские авиалайнеры могут летать на стопроцентном биотопливе, которое производится из цветкового растения - абиссинской горчицы. Одна из североамериканских компаний, занимающаяся переработкой семян этого растения в биотопливо, в настоящее время работает над сертификацией своего продукта, а ее руководство уверено в высокой эффективности и востребованности данного вида топлива в авиационной отрасли.
Знакомьтесь, ReadiJet
Осенью прошлого года Национальным научно-исследовательским советом Канады (NRC) был выполнен испытательный полет на одном из экспериментальных самолетов Dassault Falcon 20. Данное воздушное судно оснащено двигателями General Electric CF700, которые в процессе полета работали на авиационном топливе ReadiJet. Указанное топливо производится компанией Applied Research Associates (ARA), расположенной в г. Панама-Сити (США). Для производства топлива используется специальное сырье Agrisoma Biosciences "Resonance", получаемое путем переработки семян абиссинской горчицы. Испытательный полет на крейсерской высоте 9144 м длился 1,5 часа и был завершен в г. Оттава (Канада).
Необходимо отметить, что данное биотопливо не смешивалось с обычным авиакеросином, и как показал анализ данных, полученных в процессе регистрации выбросов вредных веществ, предлагаемый биоэтанол RediJet оказался экологичнее авиакеросина. В частности, отмечается, что выбросы твердых частиц сократились на 50%, выбросы сажи снизились на 49%. Кроме того, было зафиксировано сокращение расхода топлива на 1,5% по сравнению с обычным авиакеросином.
Как отмечают представители NRC, специалистами организациями проводились как наземные, так и летные испытания, в ходе которых действительно было отмечено снижение расхода топлива. При этом двигатели CF700 не подвергались никаким модернизациям и могли работать на биоэтаноле RedadiJet без какой-либо дополнительной подготовки. Ученые объясняют этот факт тем, что характеристики топлива ReadiJet практически идентичны характеристикам авиакеросина.
При производстве биотоплива ReadiJet компания ARA использует специальный технологический процесс Biofuels Isoconversion, который был разработан совместно с фирмой Chevron Lummus Global. В основе указанного процесса лежит технология каталитического гидротермолиза растительного сырья, запатентованная компанией ARA. В соответствии с данной технологией практически любое растительное сырье можно преобразовать в 100-процентное биологическое топливо, подходящее для использования в авиационной отрасли.
Как отмечают представители ARA, во время поиска оптимального сырья специалисты компании опробовали около 16 видов различных культур. Однако из всех исследованных растений именно абиссинская горчица обладает значительным потенциалом для авиационной промышленности. Отчасти это объясняется высоким содержанием эруковой кислоты в семенах данного растения, что обеспечивает превосходные характеристики получаемого биоэтанола. Кроме того, абиссинская горчица может выращиваться на целинных и залежных землях, таким образом, продовольственный вопрос отпадает сам собой, поскольку для выращивания данной культуры не нужно занимать сельскохозяйственные угодья.
Также отмечается, что абиссинскую горчицу можно выращивать в больших масштабах, и это растение обладает высокой устойчивостью к засушливым периодам. Например, по словам представителей NRC, в Канаде есть около 2,4 млн гектар залежных земель, которые необходимо возделывать, и выращивание абиссинской горчицы является решением проблемы с возделыванием данных земель. Вообще же, абиссинская горчица является стопроцентным промышленным сырьем, поскольку это растение не может использоваться в пищевой промышленности из-за высокого содержания эруковой кислоты. Зато оно идеально подходит для целей рекультивации земель, на которых выращивается пищевое сырье, например, пшеница.
По мнению канадских ученых, тот факт, что биоэтанол ReadiJet не нуждается в смешивании с обычным авиакеросином, дает ему определенные преимущества по сравнению с топливом HEFA (изготавливается на основе прошедших гидрообработку сложных эфиров и жирных кислот), которое было сертифицировано в 2011 г. организацией ASTM International для использования в гражданской авиации в составе 50-процентной смеси с авиакеросином Jet-A.
Помимо этого, эксперты опасаются, что в долгосрочной перспективе топливо HEFA может негативно отразиться на состоянии авиационных двигателей. В частности, отмечается возможное разрушение резиновых уплотнений в топливной системе. Поэтому стопроцентное биотопливо более предпочтительно для применения в авиационной отрасли, чем в составе смеси с авиакеросином.
Таким образом, ReadiJet является недорогой альтернативой топливу HEFA, к тому же оно практически не требует предварительной обработки перед применением. В то же время топливо HEFA нуждается в предварительной очистке, дезодорации и отбеливании. С другой стороны, у топлива HEFA есть одно весомое преимущество - оно сертифицировано для использования в гражданской авиации. Биоэтанолу ReadiJet только предстоит пройти этот этап. В рамках программы сертификации топлива ReadiJet компания ARA объединила свои усилия с фирмой Blue Sun Energy. Партнеры должны будут построить в штате Миссури (США) новый завод, который будет выпускать около 16 тыс. литров топлива ReadiJet ежедневно.
В скором времени ARA обещает начать производство топлива ReadiJet, для изготовления которого помимо абиссинской горчицы будет использоваться отработанное масло растительного происхождения. Руководство ARA надеется на то, что программа сертификации нового вида биологического топлива в организации ASTM International будет завершена в июне 2014 г.
Специалисты европейского концерна Airbus считают, что для любого вида биотоплива может существовать своя рыночная ниша, однако сколь либо широкого применения таких энергетических ресурсов в ближайшем будущем ожидать не стоит. Как отмечают представители Airbus, широкого распространения биокеросина, полностью изготовленного из возобновляемых ресурсов и сертифицированного в соответствии с действующими стандартами, в авиационной отрасли пока не ожидается.
На данный момент прошло только одно летное испытание топлива ReadiJet, однако уже сейчас обсуждается возможность проведение еще нескольких тестовых полетов в следующем году. В то же время наземные испытания данного вида биотоплива ведутся на протяжении нескольких лет. В частности, компания Rolls-Royce тестирует топливо ReadiJet с 2011 года. Недавно специалисты этого моторостроительного гиганта осуществили запуск нового испытательного стенда с более мощной силовой установкой, которая будет работать на биотопливе ReadiJet. В ближайшее время будут получены результаты этих тестов. В скором времени к наземным испытаниям биокеросина ReadiJet на коммерческих двигателях также должна приступить и компания Pratt & Whitney Canada.
Как говорят представители ARA, многие авиакомпании в США, Канаде и Европе выразили заинтересованность в коммерческом применении топлива ReadiJet. При этом несколько важных соглашений, которые должны способствовать дальнейшей работе над производством биоэтанола ReadiJet, должны быть подписаны в начале 2014 года.
В то же время организация NRC, впечатленная успешными испытаниями топлива ReadiJet, готова к новым проектам подобного рода. Так, в настоящее время ведется работа над проектом создания неэтилированного бензина для самолетов, оборудованных поршневыми двигателями. По крайней мере, заинтересованные стороны в США и Канаде уже есть, сейчас NRC изыскивает источники финансирования данного проекта, и уже в скором будущем он будет запущен официально.
Необходимо отметить, что NRC продолжает оказывать всяческую поддержку компании ARA в рамках программы сертификации топлива ReadiJet. Как отмечает руководство NRC, прошедший испытательный полет на биотопливе ReadiJet не должен оставаться единственным, отрасли необходимо вести плодотворную работу над проектами подобного рода, чтобы обеспечить возможность промышленного производства авиакеросина на основе возобновляемых источников.
Целью демонстрационного полета являлась необходимость доказать тот факт, что биотопливо - это реальная альтернатива обычному авиакеросину в авиационной отрасли. В настоящее время промышленное производство биотоплива находится под серьезным вопросом из-за достаточной высокой себестоимости, что обусловлено отсутствием поддержки со стороны органов государственной власти. Поэтому такие демонстрационные полеты в первую очередь должны привлечь внимание государственных органов, которые могли бы обеспечить финансирование исследований в данной области.
ВМС США как заказчик биотоплива
Интерес к биотопливу постоянно растет не только со стороны производителей, но и у потенциальных потребителей, в том числе - государственных. Недавно стало известно, что военно-морские силы США постепенно могут перейти на использование альтернативных видов топлива, причем этот вид вооруженных сил является самым большим потребителем светлых нефтепродуктов в Северной Америке.
Правительство США объявило конкурс стоимостью $18 млн на выбор наилучшего проекта по производству биотоплива для нужд ВМС США. После выполнения всех необходимых процедур победителем указанного конкурса стал проект, представленный компанией Cobalt Technologies. При этом сообщается, что в перспективе эта компания может стать поставщиком биотоплива не только для ВМС США, но и для всех вооруженных сил Соединенных Штатов Америки.
Технология производства биотоплива, разработанная и представленная компанией Cobalt Technologies, основана на использовании микроорганизмов и естественной ферментации при разложении биомассы, в основном проса, на простые углеводы. В ходе дальнейшей переработки в результате каталитического процесса получается биотопливо на основе бутанола.
Как отмечают представители Cobalt Technologies, при сгорании такого биотоплива выбросы парниковых газов снижаются на 95% по сравнению с традиционными видами топлива. Компания Cobalt Technologies уже приступила к строительству первого завода для производства биотоплива из проса, причем основной объем биомассы на этот завод будут поставлять сельскохозяйственные фирмы, входящие в состав группы SME Cooperative.
Россия и Китай включаются в гонку
Несколько месяцев назад к странам, занимающимся производством собственного биотоплива, присоединился Китай. Как сообщают представители китайской нефтяной компании Sinopec, биотопливо производится из растительных масел, причем его характеристики во многом идентичны обычному авиакеросину. Новое биотопливо уже было успешно протестировано на самолете Airbus A320, который эксплуатируется авиакомпанией China Eastern Airlines. Продолжительность испытательного полета составила 85 минут. Сообщается также, что в ближайшее время компания Sinopec намерена ускорить процесс использования нового вида горючего на коммерческой основе.
Россия в этом плане пытается не отставать от ведущих мировых держав. Недавно стало известно о том, что власти Пензенской области намерены сделать свой регион мировым центром по выращиванию и переработке рыжиков - однолетнего растения, используемого для производства биотоплива. Сообщается, что в перспективе в Пензенской области и близлежащих регионах этим растением может быть засеяно до 1 млн гектара посадочных площадей. Отмечается, что рыжики имеют определенное преимущество по сравнению с другими видами растений, используемых в технических целях. В частности, выращивание этой культуры отличается низкой себестоимостью и высокой урожайностью, а семена рыжика, как правило, содержат в себе около 29% масла.
В будущем Пензенская область намерена стать ведущим поставщиком рыжика и растительного масла на его основе. Уже сейчас известно, что две крупных российских компании намерены построить в этом регионе заводы по производству масла из рыжиков с промышленными объемами до 100 тыс. тонн в год. По словам директора компании Camelina sustainaible oil Project UG Раисы Штейник, у России есть все возможности для того, чтобы стать ведущим поставщиком рыжикового масла в течение следующих 9-10 лет. Она также считает, что в будущем наша страна сможет стать и ведущим производителем биотоплива на основе этой культуры.
Артур Нургалеев
Обзор подготовлен по материалам Flightglobal, RusEnergy, РИА Новости, zeleneet.com.
