Калифорнийский стартап сообщил о создании более доступной технологии превращения сельскохозяйственных отходов в экологичное авиационное топливо, что может дать авиакомпаниям новые инструменты для выполнения нормативов по сокращению выбросов.
Ирина Петрова
Калифорнийская молочная ферма и экологичное авиационное топливо из биогаза, получаемого из коровьего навоза. Источник: Circularity Fuels
Компания Circularity Fuels объявила о завершении первой в мире полной переработки неочищенного сельскохозяйственного биогаза в устойчивое авиационное топливо (Sustainable aviation fuel или сокращенно SAF) .
В рамках полугодового эксперимента метан, полученный из биореактора на молочной ферме в Калифорнии, был переработан в авиационное горючее, соответствующее отраслевым стандартам ASTM для коммерческих рейсов, сообщает interestingengineering.com.
Этот прорыв способен существенно изменить экономическую модель производства SAF. По расчетам компании, промышленные объекты, использующие их разработку, обойдутся примерно на двадцать процентов дешевле аналогичных заводов, возводимых сейчас в Европе.
Преобразование отходов животноводства в топливо
Эксперимент проходил на ферме рядом с городом Мадера в штате Калифорния, где содержится свыше пяти тысяч голов крупного рогатого скота. Как и многие другие хозяйства в стране, эта ферма вырабатывает биогаз при помощи метановых реакторов. Значительная часть этого газа обычно не находит применения или просто уходит в воздух.
Установка Circularity перерабатывает этот поток отходов непосредственно в авиационное топливо прямо на месте. По данным компании, пилотный проект работал непрерывно тысячи часов, используя неочищенный биогаз, который примерно на 65 процентов состоял из метана и на 35 процентов из углекислого газа. В итоге получался готовый керосин для самолетов, который можно смешивать с обычным топливом Jet-A в пропорции до 50 процентов.
Система включает два модульных реактора, рассчитанных на распределенное размещение. Электрический реактор биреформинга превращает природный газ в синтез-газ, а компактный реактор Фишера — Тропша — в жидкие углеводороды, подходящие для авиации.
По информации Circularity, во время тестов их установка для риформинга показала коэффициент конверсии метана выше 98 процентов, а коэффициент конверсии углекислого газа превысил 90 процентов.
Более доступный способ получения SAF
Устойчивое авиационное топливо остается в дефиците по всему миру. Текущие объемы выпуска покрывают менее одного процента глобального спроса. Основным сырьем для SAF сейчас служит отработанное растительное масло, — о похожей технологии получения биодизеля из масляных отходов общепита мы писали ранее.
Критики отмечают, что ограниченные поставки и зависимость от импорта сдерживают долгосрочный рост этого направления. Альтернативные методы, например преобразование электричества в жидкое топливо, тоже сталкиваются с экономическими трудностями из-за роста цен на электроэнергию. В Circularity полагают, что сельскохозяйственный биогаз представляет собой более реалистичное решение.
По прогнозам компании, такая технология позволит сжиженному природному газу из отходов молочных ферм напрямую конкурировать по цене с топливом на основе ископаемого сырья.
«Самая сложная задача в этой отрасли — не придумать теоретическую установку для производства сжиженного газа, — заявил доктор Стивен Битон, основатель и глава Circularity Fuels. — Самое сложное — доказать, что его можно выпускать непрерывно из реального биогаза по разумной цене». Он добавил, что компания уже продемонстрировала эту технологию на «реальном сырье с настоящей молочной фермы».
Еще один плюс метода — отрицательный углеродный след
Согласно внутреннему анализу жизненного цикла, проведенному Circularity, при соблюдении требований калифорнийского регулирования углеродный след топлива может составлять минус 350,7 грамма CO2-эквивалента на мегаджоуль. Этот результат достигается за счет улавливания метана, который иначе оказался бы в атмосфере. Метан поглощает значительно больше тепла, чем углекислый газ, хотя и за более короткий период.
Как отметил Крейг Хартман из компании Hartman Engineering, у молочных ферм долгое время не было практичных способов получать доход от биогаза без серьезных вложений в инфраструктуру для его очистки. «Circularity — первая команда, которая, насколько я знаю, берет сырой биогаз прямо из реактора и на месте превращает его в готовое авиационное топливо», — сказал Хартман.
Потенциальный экологический эффект от внедрения технологии выходит далеко за рамки авиационной отрасли. Если Circularity удастся убедить регулирующие органы в достоверности заявленного отрицательного углеродного следа, их топливо может получить двойной зачет в рамках систем торговли квотами на выбросы: и за улавливание метана, и за замещение ископаемого керосина.
Такая схема способна кардинально изменить экономику проектов по декарбонизации сельского хозяйства, превращая молочные фермы из источников парниковых газов в центры производства низкоуглеродного транспорта.
Потенциал и перспективы проекта
После успешного завершения пилотного проекта Circularity планирует начать строительство первого коммерческого объекта в 2027 году. Компания ориентируется на молочные и сельскохозяйственные районы США, а также рассматривает возможности в Латинской Америке и Европе, технология также открывает новые перспективы для развивающихся стран с развитым животноводством.
В Латинской Америке, где поголовье скота сопоставимо с калифорнийским, но инфраструктура для переработки отходов гораздо слабее, модульные установки Circularity могут стать экологичным решением сразу двух проблем: утилизации метана и обеспечения региональных авиаперевозок доступным топливом.
Местные власти уже выразили предварительную заинтересованность, однако реализация столкнется с необходимостью обучения персонала и создания цепочек поставок запасных частей.
На взгляд скептиков
Однако отраслевые аналитики предупреждают, что даже при успешном запуске первого коммерческого объекта в 2027 году, Circularity вряд ли сможет обеспечить более 0,1 процента глобального спроса на SAF к 2030 году.
Основным ограничением остается количество доступного биогаза: для покрытия даже 5 процентов потребностей мировой авиации потребовалось бы задействовать миллионы молочных коров по всему миру.
Тем не менее, как подчеркивают в компании, их технология не претендует на единоличное решение проблемы, а призвана диверсифицировать сырьевую базу устойчивого топлива и снизить зависимость отрасли от дефицитного отработанного масла.
Реализация подобных проектов сталкивается с рядом регуляторных и логистических вызовов. Для масштабирования технологии Circularity Fuels потребуется не только одобрение со стороны Федерального управления гражданской авиации США, но и создание сети распределенных модульных установок вблизи крупных животноводческих комплексов.
Калифорнийские фермеры уже проявили интерес к новой модели монетизации отходов, однако для ее внедрения необходимо адаптировать существующие системы сбора биогаза и обеспечить стабильный поток сырья круглый год. Кроме того, компании предстоит доказать инвесторам, что затраты на транспортировку готового топлива от разрозненных ферм к аэропортам не нивелируют экономию на производстве.
Долгосрочный успех проекта будет зависеть от способности компании масштабировать производство реакторов и одновременно снижать их стоимость.
Если Circularity удастся подтвердить прогнозы о цене ниже ста тысяч долларов за баррель в сутки, их установки могут стать рентабельными для ферм с поголовьем от двух тысяч коров.
При таком раскладе уже к середине 2030-х годов технология способна создать принципиально новый сегмент рынка возобновляемого топлива, связав воедино сельское хозяйство и авиацию в замкнутый производственный цикл с отрицательным углеродным балансом.
Кстати, инновационный метод борьбы с углеродным следом предложили АЛРОСА и геофак МГУ. В его основе — карбонизация, при которой газообразный углерод трансформируется в твёрдый и химически стабильный карбонат кальция (CaCO₃). В результате атмосферный углерод оказывается навечно заключённым в толще геологических формаций.