Команда инженеров Томского политеха работает над созданием экологичного композиционного топлива для гражданской авиации. В этом году начнутся его стендовые испытания на газотурбинных двигателях. Об этом в интервью RT рассказал профессор, директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета Дмитрий Глушков.
Композиционное топливо — это 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. Производство композиционного топлива необходимо для снижения вредных выбросов в атмосферу и отвечает государственной политике, направленной на достижение углеродной нейтральности.
Скоро нефти не станет
«Разработка композиционного топлива — это действительно очень перспективное направление инженерной мысли. Нефть — невозобновляемый ресурс, ее запасы сокращаются, и цены на углеводородные источники энергии будут лишь расти. Поэтому заблаговременная разработка альтернативы — естественный процесс», — считает Дмитрий Глушков.
Альтернативой традиционному топливу мог бы быть водород, но переход на него будет настолько дорогим, что это скорее утопия, чем возможное будущее.
По словам ученого, сейчас и топливо полностью биологического происхождения не используется. Для снижения углеродного следа в продукт из сырой нефти добавляется компонент биологического происхождения. Таким образом получается композиционное топливо.
Производить полностью биологическое топливо пока не представляется возможным: необходимы дополнительные мощности, строительство специальных заводов или модернизация существующих. Технология производства биотоплива будет значительно дороже производства традиционного топлива. Однако надо с чего-то начинать, и первые шаги — это увеличение биологического компонента в композиционном авиационном топливе. По словам Дмитрия Глушкова, появление небольшого количества компонента биологического топлива (SAF — sustainable aviation fuel) не повлияет на стоимость авиабилетов для пассажиров.
Как и когда Россия перейдет на биотопливо
Для того чтобы модернизировать заводы для производства композиционного авиатоплива, необходимо закупить специальное отечественное оборудование и создать отдельные блоки для биосырья. Модернизация обойдется в 10 раз дешевле строительства нового завода.
Полностью перейти на SAF-топливо Россия сможет через несколько десятилетий, отмечает Дмитрий Глушков. В Евросоюзе авиаперевозчиков обязали со следующего года использовать топливо, в составе которого 2% SAF. К 2023 году его доля должна быть уже 6%, а к 2050-му — 70%.
Россия, согласно Климатической доктрине, утвержденной президентом Владимиром Путиным, должна стать углеродно нейтральной к 2060-му году.
«Рано или поздно геополитическая ситуация изменится. Российские лайнеры снова начнут интенсивно летать по всему миру, где уже будут действовать новые экологические стандарты. И очевидно, что нашим перевозчикам неизбежно придется переходить на композиционное топливо.
Разумеется, будет лучше, если оно будет отечественным и не будет уступать по качеству зарубежным аналогам. Тогда им можно будет заправлять и самолёты зарубежных авиакомпаний в российских аэропортах» — подчеркивает томский ученый.
Место разработки отечественного SAF-топлива
Проект реализуется в Передовой инженерной школе Томского политеха и поддерживается из федерального бюджета. В коллективе 24 человека — сотрудники университета, аспиранты и студенты.
Основной научный партнер проекта — Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова (ЦИАМ). Без испытаний и выдачи официального заключения этой организации ни одно топливо невозможно использовать в отечественной авиации.
Сотрудники томских IT-компаний участвуют в создании интеллектуальной системы, которая поможет технологу на заводе задать нужные параметры для производства композиционного топлива.
Передовая инженерная школа ТПУ взаимодействует с Центром мониторинга новых технологий и компанией «Газпромнефть — Промышленные инновации».
«На нашей площадке планируется проводить тестирование новых образцов SAF-топлива на лабораторном стенде с газотурбинными двигателями. В этих работах заинтересованы представители других нефтеперерабатывающих компаний и исследовательских центров, деятельность которых направлена на производство компонентов топлива, присадок, катализаторов. Наша лаборатория выступает в качестве отраслевого центра для тестирования такой продукции в малых объемах», — говорит Дмитрий Глушков.
Также в томской лаборатории в качестве приглашенного консультанта работает начальник отдела «Двигатели и химмотология» ЦИАМ Леонид Яновский — один из ведущих специалистов страны в области авиационного топлива
Ученые Томского политеха работали с талловым, рыжиковым, рапсовым маслом и пищевыми отходами. Осенью 2023 года с помощью метода Фишера — Тропша, каталитического крекинга и гидрокрекинга были получены образцы биотоплива. Суть этих методов заключается в переводе твердого или жидкого сырья в газообразное состояние, из которого получается нужный жидкий продукт.
В 2024 году ученые будут синтезировать топливо объемом несколько литров и начнут стендовые испытания.
«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», — говорит Дмитрий Глушков.
В будущем томские ученые планируют выйти на полупромышленное производство биотоплива в сотни литров. Такого количества горючего уже будет достаточно, чтобы запустить испытания на испытательных двигательных установках ЦИАМ.
Первый полет
Уже в 2025 году может состояться первый полет на композиционном топливе в России. Это будет, скорее всего, беспилотник.
«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 займет два-три года», — поясняет Дмитрий Глушков.
Не исключено, что к этому времени появится решение федеральных властей, которое будет регламентировать использование биотоплива в стране.