S nezastavitelným rozvojem, vzrůstající oblibou i dostupností letecké dopravy se stále častěji hovoří o jejím negativním vlivu na životní prostředí. Výrobci, konstruktéři i vědci proto hledají řešení, která by vyhovovala přísným ekologickým kritériím a snižovala spotřebu fosilních paliv.
Nadějným a technicky i ekonomicky perspektivním řešením jsou inovace letadel a jejich pohonu. Vedle snahy o stálé snižování hmotnosti se výzkum zaměřuje na možnosti náhrady klasického leteckého paliva kerosinu za tzv. biopalivo – biokerosin. To by přineslo vedle úspory ropy také ekologickou výhodu, protože spaliny z biopaliv zatěžují ovzduší v mnohem menší míře.
Průmyslová výroba leteckého biopaliva však s sebou přináší řadu problémů. Prvním je energetická hustota, jíž se u biokerosinu nedaří dosáhnout. Dalším omezením je kapacita osevních ploch. Pokud by biokerosin měl zcela nahradit současnou spotřebu, muselo by být 20 % veškeré zemědělsky půdy oseto bioplodinami, což je samozřejmě z pohledu potravinářského průmyslu nemyslitelné. Dále existuje riziko, že během letu ve velkých výškách by biokerosin mohl zamrzat a zneprůchodňovat palivový systém stroje včetně čerpadel. A v neposlední řadě je tu problém finanční, neboť biokerosin je dvakrát až třikrát dražší než běžné letecké palivo, což není z pohledu ekonomie provozu povzbudivý výsledek.
Vědci z Dalian Institute for Chemical Physics čínské akademie věd představili vysoce integrovaný proces syntézy rozvětvených polycykloalkanů z celulózy, nejhojněji se vyskytujícího biopolymeru na Zemi. Nový postup výroby paliva na této bázi by mohl v budoucnu zvýšit dosah leteckých spojů a snížit zatížení letadla bez nutnosti větších palivových nádrží. Současně by mělo dojít ke zlepšení energetické bezpečnosti a omezení emise CO2.
Syntéza v prvním kroku extrahuje celulózu z rostlinných zbytků, jako jsou sláma, kukuřičné stonky nebo piliny. Poté dojde za použití dichlormethanu k její selektivní přeměně na 2,5-hexandion. Ten se následně nechá opakovaně reagovat s vodíkem za vzniku směsi delších uhlovodíkových řetězců, které se za působení katalyzátoru spojují do kruhů a vytvoří polycykloalkany C12 a C18. Při normálním tlaku a teplotě má tato reakce výtěžek vyšší než 74 %. Polycykloalkanová směs získaná tímto způsobem má vysokou hustotu a nízkou teplotu tuhnutí, což jsou ideální parametry moderního leteckého paliva nebo aditiva.
Díky bohatě dostupné vstupní surovině, mírným reakčním podmínkám, potřebě jen několika málo reakčních kroků, vysoké energetické hustotě směsi a jejímu nízkému bodu tuhnutí je tato výroba levná a ekologická. Díky tomu by mohla být také konkurenceschopná. Reakční podmínky navíc selektivně produkují methylcyklopentan, který může být použit jako aditivum s vysokým oktanovým číslem. Jedinou nevýhodou je nutnost použití toxického a ekologicky škodlivého rozpouštědla dichlormethanu. Úkolem vědců bude nyní najít jeho ekologičtější náhradu pro stejně účinný průběh konverze celulózy.
Reference:
Integrated Conversion of Cellulose to High-Density Aviation Fuel, Yanting Liu, Guangyi Li, Yancheng Hu, Aiqin Wang, Fang Lu, Ji-Jun Zou, Yu Cong, Ning Li, Tao Zhang, Joule 2019.
Aircraft Fuel from Plant Waste , Marek Czykanski, Chemistry Views, Apr 2019.
Mohlo by vás zajímat:
Zapomeňte
na klasiku v 3D tisku, přichází „Replikátor“
Klimatickou
změnu přibrzdí syntetické uhlí
Zlato
může tát při pokojové teplotě