Синтетическое топливо из углекислого газа 30.03.2025

Исследователи из Карлсруэрского технологического института (KIT) представили инновационный метод производства синтетического топлива, которое может стать важной частью углеродно-нейтрального будущего авиации и судоходства. Этот новый подход основан на использовании углекислого газа, воды и возобновляемой энергии, и может значительно снизить углеродный след в этих отраслях.

Синтетическое топливо, или "e-топливо", представляет собой углеводородное топливо, произведенное с применением экологически чистых технологий. Оно имитирует процесс образования ископаемых видов топлива, но в отличие от традиционного, не наносит вреда окружающей среде. Исследования ученых KIT, проведенные в партнерстве с немецкими компаниями Sunfire и Climeworks, продемонстрировали эффективность такого подхода и открыли новые горизонты для экологически чистого авиационного топлива.

На сегодняшний день электрификация различных отраслей активно развивается, однако авиация продолжает оставаться одной из самых сложных для этого сфер. Современные аккумуляторы обладают гораздо меньшей энергетической плотностью, чем традиционное топливо, что делает невозможным полное использование электрических самолетов для дальних полетов. В этом контексте синтетическое топливо, получаемое с использованием CO2, воды и зеленой электроэнергии, представляется наиболее подходящим вариантом для авиации.

Ключевым этапом процесса производства синтетического топлива является создание синтез-газа - смеси монооксида углерода и водорода. Для этого ученые KIT и компания Sunfire разработали метод коэлектролиза, который позволяет превращать водяной пар и углекислый газ в синтез-газ за один шаг. Этот метод значительно повышает эффективность производства, устраняя необходимость в отдельном производстве водорода, как это происходит в альтернативных процессах.

По словам Губертуса Рихтера из компании Sunfire, до 85% электрической энергии, используемой в процессе коэлектролиза, может быть преобразовано в химическую энергию синтез-газа. Кроме того, метод продемонстрировал высокий уровень надежности и готовности установки, что является важным фактором для коммерциализации технологии.

Дальнейшая обработка синтез-газа приводит к его превращению в длинноцепочечные углеводороды с использованием синтеза Фишера-Тропша. Этот процесс позволяет получить сырье, похожее на сырую нефть, которое затем перерабатывается в авиационный керосин для реактивных двигателей. Компания INERATEC, стартап, созданный на базе KIT, активно работает над коммерциализацией этой технологии, и уже в реальных условиях было произведено более 100 литров авиационного топлива в день.

Ученые не останавливаются на достигнутом и продолжают совершенствовать технологию. В частности, планируется использование выделяющегося в процессе синтеза тепла в виде пара для улучшения энергетического баланса производства. Также активно развивается установка Kopernikus P2X, которая в будущем должна быть способна производить до 300 литров керосина в день. В перспективе планируется увеличение производства до одной тонны в день, что является важным шагом на пути к масштабированию технологии.

На следующем этапе синтетическое топливо будет проходить тестирование у производителей авиационных двигателей, чтобы подтвердить его соответствие отраслевым стандартам. Успешное внедрение этой технологии поможет значительно снизить углеродные выбросы в авиационной отрасли, которая в настоящее время составляет 2-3% мировых выбросов углерода, и создать углеродно-нейтральное будущее для авиации.