В здании на окраине бизнес-парка недалеко от Шеффилда исследователь Ихаб Ахмед готовится к запуску небольшого реактивного двигателя. Когда-то этот двигатель служил вспомогательной силовой установкой для коммерческого авиалайнера, но теперь он используется в качестве испытательного стенда для новых видов топлива, созданных в соседней лаборатории.
Эта установка является ключевой особенностью Инновационного центра устойчивого развития топлива Шеффилдского университета (SAF-IC) - исследовательского центра, предназначенного для разработки и тестирования синтетического топлива в небольших масштабах перед переходом к более крупномасштабному производству. Из расположенной рядом комнаты управления Ихаб следит за запуском и работой двигателя с помощью ряда компьютерных экранов, которые также позволяют в режиме реального времени анализировать выхлопные газы.
В центре внимания этого исследования - устойчивые виды топлива, представляющие собой синтетическую альтернативу ископаемому топливу, изготовленную из возобновляемых источников, таких как отработанное кулинарное масло, растительные жиры, сельскохозяйственные отходы и уловленный углекислый газ. Эти виды топлива дают экологические преимущества, поскольку не увеличивают общий уровень углекислого газа в атмосфере, так как выделяемый ими углерод только недавно был удален из окружающей среды растениями или химическими процессами, в отличие от ископаемого топлива, которое высвобождает углерод, хранящийся в течение миллионов лет.
Г-н Ахмед объясняет, что воздействие этих видов топлива на окружающую среду значительно лучше. «В принципе, CO2 должен быть чистым нулем, то есть в атмосферу не попадает дополнительный углекислый газ. Еще одним преимуществом является уменьшение количества твердых частиц или дыма, которые могут вредить легким и способствовать образованию аэростатов», - говорит он.
Авиационная промышленность может извлечь большую пользу из этих достижений, особенно учитывая, что в ближайшие два десятилетия мировой парк авиалайнеров увеличится более чем в два раза, что обусловлено ростом спроса на авиаперевозки в таких странах, как Индия и Китай. В то же время авиакомпании, представленные Международной ассоциацией воздушного транспорта, взяли на себя обязательство достичь чистого нуля к 2050 году.
Хотя определенный прогресс будет достигнут за счет замены старых самолетов на более экономичные модели, одного этого будет недостаточно для удовлетворения растущих потребностей отрасли. В будущем свою роль могут сыграть такие технологии, как водородное топливо и электрификация, особенно на более коротких маршрутах. Однако остаются серьезные проблемы, такие как сложность хранения водорода в больших количествах и нынешние ограничения технологии аккумуляторов, которые не позволяют использовать их для питания больших самолетов на дальних расстояниях.
В результате водородные и электрические самолеты еще много лет не станут жизнеспособными. В отличие от них, экологически чистое авиационное топливо (SAF) может быть изготовлено таким образом, чтобы оно было близко похоже на обычное авиационное топливо, и может использоваться в современных самолетах. Однако действующие правила требуют, чтобы авиакомпании использовали смесь SAF с обычным топливом, причем доля SAF не должна превышать 50%. Современные самолеты могут сжигать 100% SAF, что продемонстрировала компания Virgin Atlantic во время испытательного полета в прошлом году, используя топливо, полностью изготовленное из отходов жиров и растительных сахаров.
Джули Китчер, директор по устойчивому развитию Airbus, отмечает, что, хотя технология использования SAF в самолетах уже доступна и сертифицирована, проблема заключается в том, чтобы производить его в глобальном масштабе и сделать доступным по цене.
В настоящее время поставки SAF очень ограничены и составляют всего 0,05% топлива, используемого в ЕС, и они в три-пять раз дороже, чем обычное авиационное топливо. Правительства пытаются решить эту проблему с помощью мандатов. В Великобритании «мандат SAF» требует, чтобы со следующего года 2% всего поставляемого авиационного топлива было SAF, а к 2030 году этот показатель увеличится до 10%, а к 2040 году - до 22%. В ЕС действует аналогичный мандат с целью достижения 63% использования SAF к 2050 году, а в США предлагаются субсидии для снижения стоимости экологичного топлива.
Однако увеличение использования ПАВ потребует значительного роста производства. Существуют различные способы получения SAF, в том числе из биомассы, например, отработанного кулинарного масла, энергетических культур, древесины, сельскохозяйственных остатков и даже отходов жизнедеятельности человека. Однако остается опасение, что эти источники могут не удовлетворить будущие потребности промышленности в топливе, поскольку некоторые виды сырья могут потребовать отказа от использования во избежание нанесения вреда окружающей среде или отвода земель, необходимых для производства продуктов питания.
Альтернативный метод - «превращение энергии в жидкость», при котором вода и углекислый газ расщепляются, а полученные углерод и водород соединяются для получения жидкого топлива. Теоретически этот метод может обеспечить безграничные запасы топлива, но для его устойчивости потребуется значительное количество возобновляемой электроэнергии и увеличение объемов улавливания и хранения углерода.
Как биомасса, так и метод превращения топлива в жидкость в настоящее время очень дороги, что заставляет авиационную промышленность добиваться увеличения производства и снижения цен за счет эффекта масштаба. Однако экологи сомневаются в жизнеспособности такого подхода.
Мэтт Финч, глава британской группы кампаний Transport & Environment, отмечает, что хотя существуют хорошие и плохие САФы, в настоящее время их очень мало. Он также критикует авиационную промышленность за то, что она продолжает заказывать новые самолеты, которые будут сжигать ископаемое топливо в течение десятилетий, что говорит о том, что отрасль несерьезно относится к снижению своего воздействия на окружающую среду.
Несмотря на эти проблемы, на недавнем авиасалоне в Фарнборо были сделаны важные объявления, связанные с SAF. Консорциум, в который входят Airbus, AirFrance-KLM и Qantas, объявил о планах инвестировать 200 миллионов долларов в фонд поддержки проектов по производству SAF с использованием сырья на основе отходов. Тем временем компания Boeing в партнерстве с инвестиционной компанией Clear Sky продвигает метод производства SAF, разработанный британской компанией Firefly, который предполагает преобразование отходов жизнедеятельности человека в вещество, которое может быть использовано для производства SAF, что позволяет питать самолеты отходами жизнедеятельности человека.
