Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке Российского научного фонда разрабатывают каталитические системы, позволяющие перерабатывать отработанные пищевые масла в компоненты экологичного авиационного топлива. Разработка направлена на сокращение углеродного следа авиации и использование дешевого возобновляемого сырья.
Авиация остается одним из наиболее углеродоемких видов транспорта. По данным за 2024 год, при сгорании авиационного топлива в атмосферу было выброшено более 940 млн тонн углекислого газа. На фоне глобальной климатической повестки и целей по достижению углеродной нейтральности отрасль все активнее ищет альтернативу традиционному авиакеросину.
Одним из таких решений считается экологичное авиационное топливо — SAF (Sustainable Aviation Fuel), которое производится из возобновляемого сырья. Несмотря на то что выбросы CO₂ при сгорании SAF сопоставимы с обычным керосином, его углеродный след в жизненном цикле значительно ниже: за счет меньшего загрязнения на стадии производства и использования биосырья сокращение совокупных выбросов может достигать 80 %.
Рынок SAF и роль пищевых отходов
В настоящее время мировой объем промышленного производства SAF приближается к 2 млн тонн в год, однако крупнейшие компании заявляют планы увеличить выпуск до 500 млн тонн к 2050 году. Для этого требуются не только инвестиции, но и доступное сырье.
Экологичное авиатопливо может производиться из различных источников — биомассы, целлюлозы, животных жиров и отработанных пищевых масел. Последние считаются одним из наиболее перспективных вариантов: они дешевле нефтяного сырья, а объем мирового рынка отработанных масел оценивается примерно в 7 млрд долларов.
Переработка таких масел осуществляется по технологии HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids). В ходе процесса кислород удаляется из органического сырья с помощью водорода, после чего образующаяся смесь углеводородов проходит стадии крекинга и изомеризации. В результате можно получать компоненты не только для авиационного топлива, но и для дизеля и бензина.
Одноступенчатая переработка вместо двух
Существует два основных подхода к технологии HEFA. Первый предполагает двухстадийную схему: сначала гидродеоксигенация для удаления кислорода и получения нормальных алканов, затем гидроизомеризация для улучшения эксплуатационных свойств топлива. Второй, более экономичный вариант — одноступенчатый процесс, в котором гидродеоксигенация, гидроизомеризация и частично гидрокрекинг протекают одновременно на одном катализаторе.
Именно этот подход исследуют ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН». Их работа сосредоточена на создании и оптимизации катализаторов, способных эффективно работать в сложных условиях одноступенчатой переработки растительных липидов.
— Мы хотим выяснить, как сделать катализаторы переработки пищевых масел более эффективными, качественными и надежными. Нас интересует, как стадии приготовления — от формования цеолитных носителей до нанесения активных компонентов — влияют на свойства катализаторов и их работу в реальных процессах, — пояснил руководитель проекта РНФ, заведующий лабораторией катализаторов и материалов малотоннажных химических процессов ИК СО РАН, кандидат химических наук Роман Кукушкин.
Катализаторы без сульфидов
В рамках проекта ученые изучают бифункциональные катализаторы на основе никеля и молибдена, нанесенные на цеолитсодержащие материалы. В отличие от традиционных сульфидных систем, такие катализаторы имеют несульфидную природу, что упрощает эксплуатацию и снижает экологические риски.
По словам исследователей, подобные системы позволяют получать изомеризованные алканы уже на стадии одноступенчатой гидрообработки, что повышает выход целевых компонентов и снижает энергозатраты процесса.
Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда (грант № 25-23-01310) и ориентирован на развитие технологий глубокой переработки отходов, которые одновременно решают задачи декарбонизации транспорта и сокращения объемов пищевых отходов.