Экологичный авиационный керосин из опилок и подсолнечной лузги получили российские ученые

Керосин, способный стать основой для более экологичного авиатоплива, получила группа российских ученых из сосновых опилок и лузги подсолнечника — непищевой биомассы, которая в огромных количествах накапливается на производствах. Преимущества разработки — сокращение вредных выбросов, снижение шума и повышение стабильности работы двигателя. Инновация уже прошла первые испытания.

Проект, реализуемый под эгидой Научного центра мирового уровня «Теплофизика и энергетика», объединил исследователей из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Томского политехнического университета, Южно-Российского государственного политехнического университета им. М.И. Платова, Института нефтехимии и катализа Уфимского Федерального исследовательского центра РАН, а также Научно-исследовательского института «Нанотехнологии и новые материалы».

Выбор этого вида биомассы связан не только со снижением углеродного следа. Россия — один из мировых лидеров по валовому сбору подсолнечника, поэтому лузга в нашей стране — широкодоступное сырье, ежегодно образующееся в количестве миллионов тонн. Таким образом, использование такой основы для биотоплива не только экологически эффективно, но и экономически выгодно.

Ученые испытали полученный SAF-керосин (от англ. Sustainable Aviation Fuel — экологичное авиатопливо) в несколько этапов. Сначала они исследовали состав и физико-химические свойства образцов, затем — особенности процесса испарения и сгорания отдельных капель топлива. Кульминацией стал третий этап — тестирование на специальной исследовательской малогабаритной газотурбинной установке с имитацией разных режимов сжигания топлива: от холостого хода до крейсерского полета. При этом ученые сопоставили результаты огневых испытаний со сжиганием обычного нефтяного авиакеросина. Тестирование показало, что биокеросин соответствует экологическим стандартам Международной организации гражданской авиации (ICAO): при его использовании выбросы углекислого газа снизились на 50%, оксидов азота — на 70%, диоксида серы — на 90%. При этом применение биокеросина замыкает углеродный цикл: выбросы диоксида углерода от его сжигания поглощаются растениями, которые используются для его производства.

Помимо ограничения вредных выбросов, ICAO требует снижать уровень шума от авиадвигателей. Этот показатель определяется составом топлива, и новый биокеросин благодаря отсутствию ароматических соединений сгорает на 10 дБ тише, чем его классический нефтяной аналог.

Стоит заметить, что при использовании разработанного биотоплива тяга снижается на 10% в сравнении с нефтяным керосином. Но одновременно новый биокеросин повышает стабильность работы двигателя — при его использовании переход между разными режимами происходит более плавно.

Исследователи подчеркивают, что пока заменить классическое нефтяное топливо на биокеросин возможно лишь частично — чтобы топливо соответствовало государственным стандартам и было экономически доступным, доля экологичной добавки в смеси может составлять до 30%. Полной замене пока препятствуют сложная технология получения биокеросина и отсутствие необходимых производственных мощностей.

«Технологический процесс получения биокеросина включает три ключевые стадии: газификацию биомассы, синтез по методу Фишера-Тропша и гидроизомеризацию керосиновой фракции. Именно завершающая стадия играет определяющую роль, поскольку она формирует углеводородный состав топлива и его итоговые эксплуатационные характеристики. Критическим этапом стало создание цеолита SAPO-11 с ультратонкими нанопластинами — нетривиальная научно-техническая задача, требовавшая тонкого контроля морфологии кристаллов. Разработанный на его основе катализатор изодепарафинизации обеспечил получение биокеросина с высоким содержанием изоалканов — ценных компонентов, определяющих низкотемпературные свойства и полноту сгорания топлива», — рассказал директор НИИ «Нанотехнологии и новые материалы» кандидат технических наук Роман Евгеньевич Яковенко. Исследователи также повысили продуктивность синтеза Фишера — Тропша: чтобы из синтетической нефти выделялось больше керосиновой фракции, они создали катализатор, в котором в качестве активного компонента используется кобальт, и определили оптимальные условия процесса: соотношение реагентов, температуру, давление, скорость подачи газа.

Ученые предлагают два разных варианта будущего применения новинки. Первый — совершенствование нового биокеросина до уровня товарного топлива, которое можно производить в промышленных масштабах и использовать в уже существующих авиадвигателях без их модификации. Второй — разработка нового двигателя под биокеросин без изменения топлива. Но этот подход потребует немало времени и может обернуться неудачей.

«С моей точки зрения, целесообразнее все-таки довести полученный биокеросин по физико-химическим свойствам до товарного топлива. Это можно реализовать, усложняя химическую технологию получения биокеросина», — сказал корреспонденту «Научной России» доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политехнического университета, кандидат физико-математических наук Дмитрий Владимирович Антонов.

Результаты проведенной работы ученые представили в журнале Fuel.

«В исследовании, опубликованном в Fuel, мы рассматривали только случай сжигания стопроцентного SAF-керосина в сравнении с нефтяным керосином. В августе 2026 г. мы также провели опыты со смесями топлив и в настоящее время работаем над их анализом, — пояснил Д.В. Антонов. — У нас есть много направлений для развития. Это и поиск экономически целесообразной технологии регионального производства SAF, и решение проблем с двигателями, возникающих при переходе на SAF. В частности, необходимо провести работу по совершенствованию резинотехнических материалов, устойчивых к SAF-керосину. И это — лишь несколько примеров».

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ

Фото на превью: Александр Волков / пресс-служба ТПУ. 

Фото на превью и на странице: Александр Волков / пресс-служба ТПУ, предоставлено Р.Е. Яковенко.