Авиация является одним из самых энергоемких секторов мировой экономики. Чтобы самолеты летали бесперебойно, человечество вынуждено тратить до 5 млн баррелей нефти в день. При этом перевод самолетов на альтернативные виды топлива, в сравнении с тем же наземным транспортом, задача на самом деле очень сложная.
Конкурент нефти
Найти альтернативные источники энергии для двигателей самолетов ученые пытаются уже несколько десятилетий. Недавно специалисты из Национальной лаборатории энергетики Беркли провели масштабные исследования, представив общественности убедительные доказательства того, что самым перспективным видом подобного топлива является изготовленное на основе растительного сырья, богатого углеводами.
Зеленая биомасса
Использовать такой материал для получения альтернативного самолетного топлива ученые предложили еще несколько лет назад. Чтобы получить жидкость с необходимыми свойствами, специалисты просто заразили зеленую массу, приготовленную из остатков "сладких" растений, особыми генномодифицированными бактериями. В процессе своей жизнедеятельности эти микроорганизмы переработали сахара исходного сырья в энергоплотные молекулы. Последние и составили основу нового альтернативного топлива для авиационной промышленности.
Нынешние исследования ученых проводились с целью доказать то, что такой источник энергии вполне может стоит потраченных на него усилий и средств. Благодаря работе, проделанной специалистами JBEI, компании, скорее всего, уже в ближайшем будущем получат возможность производить в промышленных масштабах альтернативное экологически чистое и при этом конкурентоспособное, в сравнении с нефтепродуктами, биотопливо для самолетов.
Преимущества зеленого "бензина"
Перевести самолеты на электроэнергию, используя какие-либо батареи, даже самые современные, к сожалению, практически невозможно. Объясняется это в первую очередь большим весом таких источников тока. Поэтому именно жидкое альтернативное топливо для авиационной промышленности, по мнению ученых, на сегодняшний день является наиболее перспективным вариантом.
Помимо относительно небольшого веса, вполне сравнимого с тем же показателем для авиационного бензина или керосина, к плюсам такого источника энергии относят в первую очередь, конечно же, экологическую безопасность. Выбросов от такого топлива бывает гораздо меньше, чем при сжигании нефтепродуктов. Также преимуществами подобного продукта являются стабильность и большая энергоплотность. Адаптировать современные двигатели, в том числе и реактивные, к жидкому "бензину" будет не слишком сложно. Более того, использование такого топлива позволит значительно продлить ресурс моторов воздушной техники.
И, конечно же, безусловным плюсом растительной биомассы является то, что в отличие от нефти, она относится к продуктам возобновляемым. Основным сырьем для изготовления нового альтернативного вида топлива в будущем станут обычные растения, в том числе и бросовые или же даже просто навоз, остающийся после с/х животных.
Еще одним плюсом биотоплива, привлекающим к нему повышенное внимание ученых, является возможность сокращения при его использовании выброса в атмосферу парниковых газов. При применении растительного "бензина" таких вредных продуктов будет образовываться на 65% меньше, чем при сжигании нефти или угля.
Недостатки зеленого топлива
Основным минусом этого нового альтернативного вида топлива является то, что растения, необходимые для его изготовления, в будущем, скорее всего, займут на планете очень много земли. Причем произойдет это в ущерб тем сельскохозяйственным культурам, которые в настоящий момент выращиваются в качестве пищи для человека. Также большим недостатком биотоплива, по мнению специалистов, является относительная дороговизна его производства.
Перспективы
Основной своей целью ученые, занимающиеся разработкой топлива на основе растительной массы, сегодня видят именно внедрение в промышленность наиболее дешевых технологий его изготовления. Способов снижения стоимости зеленого "бензина", по мнению специалистов, существует всего два. Для того чтобы альтернативное биотопливо было более дешевым, в первую очередь следует подобрать наиболее подходящие для его изготовления растения. Зеленая масса, используемая для производства подобного продукта, должна быть не только богата на углеводы. Подходящими в данном случае считаются еще и только те растения, которые содержат мало плохо поддающегося переработке лигнина.
Второй способ удешевления, по мнению специалистов — это разработка максимально недорогих методов выделения сахаров из биомассы. Для создания таких технологий, как считают ученые, в первую очередь нужно выявить те условия и факторы окружающей среды, при которых генномодифицированные бактерии перерабатывают зеленую массу наиболее быстро и эффективно.
Оптимизация способов изготовления биотоплива по обоим этим направлениям, по мнению специалистов, позволит производить его в промышленных масштабах уже в ближайшее время. Заводы смогут выпускать продукт, достаточно дешевый и качественный для того, чтобы его захотели купить авиационные компании.
Стоимость биотоплива
На настоящий момент цена на такой альтернативный источник энергии для двигателей самолетов составляет около 16 долларов за галлон. Для сравнения: нефтепродукты, используемые с той же целью, стоят около 2.5 доллара за галлон. Цена на бензин и авиакеросин на настоящий момент, таким образом, все еще намного ниже, чем на биотопливо. Однако по данным, предоставленным учеными, только за последние несколько лет стоимость зеленого "бензина" снизилась в сотни раз. К примеру, еще несколько лет назад цена на такую жидкость составляла целых 300 тыс. долларов за галлон.
Как удешевить еще больше
Для того чтобы преодолеть оставшийся на данный момент ценовой разрыв между зеленым "бензином" и обычным, при проведении новых исследований ученые использовали в том числе и сложные компьютерные симуляции. В результате инженерами было смоделировано в общей сложности 5 путей, позволяющих вывести биотопливо на этап промышленного производства.
Исследования, проведенные учеными, показали, что снизить стоимость такого альтернативного источника энергии до 2.5 доллара за галлон можно, к примеру, используя отходы в виде лигнина в качестве химического удобрения.
Также специалисты подсчитали, что и сами авиакомпании, возможно, согласятся покупать биотопливо по более высокой цене, чем нефтепродукты. Дело в том, что такая жидкая биомасса способна давать немного больше энергии на единицу объема, чем бензин или керосин. То есть при использовании того же количества биотоплива самолет может перелетать на более дальние расстояния, чем при применении нефтепродуктов.
Комплексные исследования
Самую масштабную работу по созданию биологического топлива в мире на сегодняшний день проводят именно ученые института JBEI Беркли. Пытаясь удешевить производство биотоплива для самолетов, специалисты этой организации ведут исследования сразу в нескольких направлениях. Результатом их усилий в конечном итоге должна стать оптимизация каждого из этапов в изготовлении подобного альтернативного источника энергии. По мнению ученых JBEI, добиться конкурентоспособности биотоплива в сравнении с нефтепродуктами можно исключительно при условии применения масштабного научного комплексного подхода.
