Учёные ФИЦ «Институт катализа СО РАН» совместно с Российским научным фондом разрабатывают каталитические системы для переработки отработанных пищевых масел в компоненты авиационного топлива. Разработка направлена на снижение углеродного следа при эксплуатации самолётов за счёт включения биокомпонентов в состав топлива.
Ежегодно сгорание авиационного керосина в атмосфере формирует миллионы тонн углекислого газа и других соединений. В 2024 году совокупные выбросы CO₂ превысили 940 млн тонн. В этой связи производство топлива из возобновляемого сырья (SAF) приобретает практическую значимость: выбросы при сгорании биотоплива сопоставимы с обычным керосином, но учёт жизненного цикла показывает снижение углеродного следа на уровне 80 %. Промышленный объём SAF в настоящее время достигает 2 млн тонн в год, при этом крупные авиаперевозчики планируют увеличить выпуск до 500 млн тонн к 2050 году.
Для производства SAF применяют разнообразное сырьё — биомассу, животные жиры, целлюлозу и отработанные масла. Последние характеризуются низкой стоимостью по сравнению с нефтяным сырьём; мировой рынок оценивается примерно в 7 млрд долларов. Используемая технология HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids) включает гидродеоксигенацию с удалением кислорода с образованием нормальных алканов и последующую гидроизомеризацию для улучшения эксплуатационных характеристик. Полученное сырьё может быть направлено на синтез биокомпонентов авиационного топлива, дизеля и бензина.
Существуют два варианта HEFA-процессов. Двухступенчатый предусматривает последовательную гидродеоксигенацию и гидроизомеризацию. Одноступенчатый объединяет гидродеоксигенацию, гидроизомеризацию и частично гидрокрекинг с применением одного катализатора. Второй подход более экономичен и технологичен. ФИЦ «Институт катализа СО РАН» сосредоточен на исследовании катализаторов для одноступенчатого процесса, оценивая эффективность и надёжность.
Исследование концентрируется на формованных носителях на основе цеолитов и нанесении на них активных компонентов. Это позволяет выявить взаимосвязь между стадиями приготовления катализатора и его свойствами. Использование никеля и молибдена на цеолитной матрице обеспечивает получение изомеризованных алканов и повышает эффективность переработки растительных липидов в авиационное топливо.
По словам руководителя проекта, к.х.н. Романа Кукушкина, приоритетом является разработка катализаторов, способных не только удалять кислород, но и участвовать в комплексных реакциях, обеспечивая пригодность продуктов для авиационных смесей.
Одним из практических результатов проекта может стать снижение себестоимости и повышение экологической безопасности SAF при сохранении эксплуатационных характеристик авиационного топлива. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (№25-23-01310), что позволяет планировать дальнейшие доводочные работы и масштабирование технологии.
Разработка катализаторов для переработки пищевых масел формирует научно-техническую базу для производства экологичных компонентов авиационного топлива. При этом сочетание лабораторных исследований и пилотных испытаний обеспечивает оценку свойств катализаторов на всех этапах процесса, от синтеза до применения в топливных смесях.
