Группа исследователей разработала инновационный метод производства этилбензола — важной добавки для устойчивого авиационного топлива, которое помогает снизить углеродный след и зависимость авиационной отрасли от ископаемых ресурсов. Новый метод использует отходы полистирола, который широко распространён в потребительских товарах, и может существенно изменить подход к экологически чистому производству авиационного топлива.
Исследование направлено на возможность перехода коммерческих самолётов США от использования ископаемого топлива к более устойчивому топливу. Одним из ключевых аспектов является разработка экономически эффективного способа производства этилбензола, который повышает производительность устойчивого авиационного топлива. Это становится особенно актуальным, поскольку многие альтернативные источники топлива, такие как биомасса, смазочные жидкости или отработанный жир, часто не содержат достаточное количество ароматических углеводородов, необходимых для нормальной работы топливной системы.
Эти углеводороды играют важную роль в поддержке работоспособности топливной системы: они смазывают механические компоненты и предотвращают утечки, набухая уплотнителями. Этилбензол, который традиционно производится из ископаемых углеводородов, является одним из таких ароматических углеводородов, и его устойчивое производство может значительно ускорить переход авиационной отрасли к экологически чистым видам топлива.
Министерство энергетики США, Министерство транспорта и другие государственные агентства уже разработали дорожную карту для решения проблем с климатическим воздействием топлива, полученного из ископаемых источников. В рамках этой инициативы, в частности, поставлены амбициозные цели по производству устойчивого авиационного топлива в объёме 3 миллиардов галлонов в год к 2030 году и 35 миллиардов галлонов в год к 2050 году.
Современные стандарты требуют, чтобы в смеси устойчивого и ископаемого топлива содержалось не менее 8,4% ароматических углеводородов для обеспечения совместимости с существующими самолётами. Однако в настоящее время топливо, получаемое из альтернативных источников, содержит всего около 0,5% таких углеводородов. Это серьёзно ограничивает использование устойчивого топлива в авиации. В настоящее время в авиации используется смесь, состоящая из 20–30% устойчивого топлива и 70–80% обычного.
Для решения этой проблемы, исследователи выбрали этилбензол, который обладает меньшей склонностью к образованию сажи при горении. Они решили использовать полистирол, который является богатым источником углеводородов и часто оказывается на свалках. В США ежегодно производится около 2,5 млн тонн полистирола, и большая его часть отправляется на свалки.
Процесс преобразования полистирола в этилбензол включает два этапа: первый — термический пиролиз, при котором полистирол нагревается до высоких температур, разлагаясь на жидкость, содержащую стирол. Второй этап — гидрирование, в ходе которого жидкость превращается в сырой этилбензол. После перегонки продукт становится на 90% чистым.
Предварительные испытания показали, что этилбензол, полученный из отходов полистирола, практически не уступает по своим характеристикам этилбензолу, полученному из ископаемых источников. При этом этот метод оказался более дешёвым, а анализ жизненного цикла показал, что производство этилбензола из полистирола снижает углеродные выбросы на 50–60% по сравнению с традиционным методом.
Исследователи продолжают работу по совершенствованию этой технологии с целью дальнейшего расширения применения экологически чистых видов топлива в авиации. Такой подход может оказать значительное влияние на сокращение углеродного следа авиационного сектора, обеспечив более устойчивое будущее для авиации.