Экологичное авиационное топливо

I. Введение

С ростом глобальной осведомленности об охране окружающей среды авиационная промышленность, как основной источник выбросов углерода, сталкивается со значительным давлением в плане сокращения выбросов. Для достижения устойчивого развития авиационная промышленность активно изучает новые типы топлива, среди которых устойчивое авиационное топливо (SAF) привлекло значительное внимание благодаря своим характеристикам защиты окружающей среды и эффектам сокращения выбросов. Путь гидрообработанных эфиров и жирных кислот (HEFA), как один из основных методов производства SAF, предлагает такие преимущества, как технологическая зрелость и широкие перспективы коммерческого применения. В этой статье представлено подробное введение в гидрогенизацию устойчивого авиационного топлива, включая базовую концепцию SAF, принципы пути HEFA, производственные процессы, состояние отрасли, проблемы и будущие тенденции развития.

II. Обзор устойчивого авиационного топлива

Устойчивое авиационное топливо (SAF) относится к авиационному топливу, произведенному из сырья биомассы, такого как животные и растительные масла и отходы сельского хозяйства и лесного хозяйства, с помощью специальных процессов. Этот тип топлива имеет характеристики сгорания, аналогичные традиционному ископаемому реактивному топливу, но его наиболее существенное отличие заключается в его характеристиках защиты окружающей среды. SAF может значительно сократить выбросы углекислого газа и является одной из ключевых технологий для достижения зеленой трансформации авиационной промышленности.

Источники сырья для SAF разнообразны, в первую очередь это животные и растительные масла, отходы сельского и лесного хозяйства, городские отходы и другие ресурсы биомассы. Это сырье может быть обработано посредством предварительной обработки, преобразования и очистки для производства SAF, соответствующего стандартам реактивного топлива. По сравнению с традиционным ископаемым реактивным топливом, SAF значительно снижает выбросы углекислого газа во время сгорания, помогая смягчить глобальное изменение климата.

SAF можно использовать различными способами, как самостоятельно, так и в смеси с ископаемым реактивным топливом. При смешивании соотношение смешивания SAF можно регулировать по мере необходимости, чтобы соответствовать требованиям различных авиакомпаний. Кроме того, методы хранения, транспортировки и использования SAF аналогичны методам традиционного реактивного топлива, не требуя масштабных изменений в существующей авиационной инфраструктуре.

III. Путь гидрообработанных эфиров и жирных кислот (ГЭЖК)

Путь гидрообработанных эфиров и жирных кислот (HEFA) в настоящее время является одним из основных коммерческих методов производства SAF. Этот путь преобразует сырье на основе эфиров и жирных кислот в углеводородные соединения посредством гидрирования, производя SAF, который соответствует стандартам реактивного топлива.

1. Источники сырья

Источники сырья для пути HEFA разнообразны, в первую очередь это растительные масла, животные жиры, водорослевые масла и отработанные масла. Эти материалы богаты эфирными и жирнокислотными соединениями, что делает их идеальным сырьем для производства SAF.

• Растительные масла: такие как соевое масло, рапсовое масло и пальмовое масло, которые богаты жирными кислотами и являются одними из основных видов сырья для производства SAF.

• Животные жиры: такие как свиное сало и говяжий жир, которые также содержат большое количество жирных кислот и могут использоваться для производства САФ.

• Водорослевые масла: водоросли — быстрорастущие и высокорепродуктивные организмы с высоким содержанием масла, что делает их потенциальным сырьем для производства SAF.

• Отработанные масла: такие как отработанное кулинарное масло и масляные отходы, которые можно перерабатывать и использовать для производства SAF, обеспечивая повторное использование ресурсов.

2. Производственный процесс

Производственный процесс по методу HEFA в основном включает три этапа: предварительную обработку сырья, гидрогенизацию и фракционирование продукта.

• Предварительная обработка сырья: включает очистку, дробление и переэтерификацию сырья для повышения эффективности последующей гидрогенизации. Во время предварительной обработки необходимо удалить примеси и влагу из сырья, чтобы соответствовать требованиям гидрогенизации.

• Гидрогенизация: Под действием катализаторов предварительно обработанное сырье реагирует с водородом, превращая его в углеводородные соединения. Во время гидрогенизации необходимо контролировать такие параметры, как температура реакции, давление и тип катализатора, чтобы обеспечить плавные реакции и качество продукта.

• Фракционирование продукта: гидрогенизированные продукты фракционируются для получения компонентов авиационного топлива с различными точками кипения. Во время фракционирования продукты разделяются и очищаются на основе их точек кипения и свойств для получения SAF, соответствующего стандартам реактивного топлива.

3. Технические характеристики

Путь HEFA характеризуется технологической зрелостью, разнообразными источниками сырья и высоким качеством продукции.

• Технологическая зрелость: Путь HEFA подвергся многолетним исследованиям и разработкам, что сделало технологию относительно зрелой, надежной и стабильной.

• Разнообразные источники сырья: в процессе производства HEFA используется широкий спектр сырья, включая растительные масла, животные жиры, масла водорослей и отработанные масла, которые широко распространены в природе и их легко получить.

• Высокое качество продукта: благодаря гидрогенизации и фракционированию продукта метод HEFA производит SAF, который соответствует стандартам авиатоплива, по качеству и эксплуатационным характеристикам сопоставимый с традиционным авиатопливом, что отвечает потребностям авиакомпаний.

IV. Состояние отрасли и проблемы

1. Статус отрасли

В настоящее время многие страны и компании по всему миру инвестируют в отрасль SAF, при этом путь HEFA играет значительную роль. Текущее состояние отрасли SAF включает:

• Рост мощностей: в последние годы мировые мощности SAF неуклонно растут и, как ожидается, к 2030 году достигнут десятков миллионов тонн в год, при этом значительная доля будет приходиться на путь HEFA.

• Поддержка политики: Правительства по всему миру ввели политику поощрения производства и использования SAF. Например, правительство США поставило цель достичь углеродной нейтральности в авиационной промышленности к 2050 году и, как ожидается, значительно увеличит использование SAF в ближайшие годы.

• Корпоративное участие: Многие авиакомпании, энергетические компании и химические предприятия входят в отрасль SAF, активно инвестируя в НИОКР и производство. Эти компании стимулируют развитие отрасли SAF посредством технологических инноваций и сотрудничества.

2. Проблемы

Несмотря на значительный прогресс, отрасль SAF сталкивается с рядом проблем:

• Поставка сырья: Поставка сырья для пути HEFA ограничена такими факторами, как производство, цена и транспортировка. Кроме того, необходимо учитывать устойчивость и воздействие сырья на окружающую среду.

• Технические проблемы: Хотя путь HEFA является относительно зрелым, расширение производства сопряжено с техническими трудностями, такими как снижение производственных затрат, улучшение показателей использования сырья и повышение качества продукции.

• Принятие рынком: В настоящее время принятие SAF рынком остается низким. Некоторые авиакомпании с осторожностью относятся к качеству и производительности SAF, в то время как потребители обеспокоены его экологическими преимуществами и экономической эффективностью.

• Поддержка политики: Хотя правительства ввели политику поощрения производства и использования SAF, сила и эффективность этой политики нуждаются в улучшении. Кроме того, различия в политике между странами создают неопределенность для развития отрасли SAF.

V. Тенденции будущего развития

1. Технологические инновации

Ожидается, что благодаря постоянному технологическому прогрессу отрасль SAF увидит больше инноваций. Например, улучшение катализаторов, оптимизация условий реакции и повышение коэффициентов использования сырья могут еще больше повысить производство и качество SAF. Кроме того, будут продолжать появляться новые источники сырья и технологии преобразования, предоставляя больше возможностей для развития отрасли SAF.

2. Диверсификация сырья

Чтобы преодолеть ограничения в поставках сырья, отрасль SAF будет активно изучать более широкий спектр сырья. Помимо традиционных источников, таких как растительные масла, животные жиры и масла водорослей, для производства SAF также могут использоваться городские отходы и сельскохозяйственные отходы. Эти материалы не только широко доступны, но и возобновляемы и экологически безопасны, что способствует устойчивому развитию отрасли SAF.

3. Политическая поддержка и международное сотрудничество

Для содействия развитию отрасли SAF правительства продолжат внедрять такие политики, как финансовые субсидии, налоговые льготы и поддержка НИОКР. Международное сотрудничество также будет играть решающую роль в развитии отрасли SAF. Укрепляя международное сотрудничество, можно обмениваться технологическими достижениями, оптимизировать распределение ресурсов и способствовать расширению рынка, что придаст новый импульс росту отрасли SAF.

4. Растущий спрос на рынке

С ростом глобальной экологической осведомленности и быстрым развитием авиационной промышленности рыночный спрос на SAF будет продолжать расти. Ожидается, что в ближайшие годы использование SAF значительно возрастет, став ключевым топливом для мировой авиационной промышленности. Это обеспечит обширное рыночное пространство и возможности развития для отрасли SAF.

VI. Исследования случаев

1. Исследования Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL)

Национальная лаборатория возобновляемой энергии США (NREL) провела комплексный анализ отрасли SAF через путь HEFA, охватывающий поставки сырья, производственные процессы, экономику и устойчивость. Исследования NREL показывают, что путь HEFA в настоящее время является единственным коммерческим методом производства больших объемов SAF. Ожидается, что к 2030 году общая мощность SAF в США достигнет приблизительно 960 миллионов галлонов в год. Кроме того, NREL подчеркивает, что будущие предприятия будут все больше проектироваться для производства как SAF, так и возобновляемого дизельного топлива (RD) для повышения использования ресурсов и экономической эффективности.

2. Развитие китайской промышленности SAF

В последние годы Китай также активно инвестирует в отрасль SAF. Такие энергетические компании, как Sinopec и PetroChina, занимаются НИОКР и производством, чтобы стимулировать рост отрасли. Например, SAF, произведенный компанией Sinopec Zhenhai Refining & Chemical, успешно использовался в первых демонстрационных полетах SAF китайских самолетов COMAC ARJ21 и C919. Кроме того, Китай ввел ряд политик, направленных на поощрение производства и использования SAF, создавая благоприятную политическую среду для развития отрасли.

VII. Заключение

Путь гидрообработанных эфиров и жирных кислот (HEFA), как один из основных методов производства устойчивого авиационного топлива (SAF), характеризуется технологической зрелостью, разнообразными источниками сырья и высоким качеством продукции. С ростом глобальной осведомленности об охране окружающей среды и быстрым развитием авиационной промышленности отрасль SAF столкнется как с возможностями, так и с проблемами. Благодаря технологическим инновациям, диверсификации сырья, политической поддержке и международному сотрудничеству можно способствовать устойчивому развитию отрасли SAF, что обеспечит мощную поддержку зеленой трансформации глобальной авиационной промышленности.

Однако в развитии отрасли SAF сохраняются такие проблемы, как ограничения поставок сырья, технические трудности, низкий уровень принятия рынком и неопределенность политики. Чтобы преодолеть эти проблемы, необходимо усилить международное сотрудничество и обмен для обмена технологическими достижениями и оптимизации распределения ресурсов. Одновременно необходимы совместные усилия правительств, предприятий и научно-исследовательских институтов для стимулирования непрерывного развития и совершенствования отрасли SAF.

В будущем, с постоянным повышением глобальной экологической осведомленности и технологического прогресса, отрасль SAF будет охватывать более широкие перспективы развития. Мы считаем, что при согласованных усилиях SAF станет ключевым топливом для мировой авиационной промышленности, внеся значительный вклад в зеленую трансформацию и устойчивое развитие авиационного сектора.

Источник: https://news.metal.com/newscontent/103166823/[SMM-Science-Popularization]-Sustainable-Aviation-Fuel