Экологичное топливо из воздуха и воды готовится к прорыву в авиации и судоходстве

Согласно материалу, опубликованному The Conversation и перепечатанному TechXplore, технология производства «электронного топлива» (e-fuels) из воздуха, воды и возобновляемой электроэнергии переходит из области научных исследований в практическую сферу. Такие виды топлива могут стать основным решением для декарбонизации авиации и морского транспорта, которые физически не могут перейти на электрическую тягу в ближайшие десятилетия.

Как отмечают авторы статьи, в отличие от традиционного топлива, сжигание которого высвобождает углерод, накапливавшийся в земных недрах миллионы лет, e-fuels обеспечивают замкнутый углеродный цикл за счёт извлечения CO2 из атмосферы для производства топлива и последующего возврата при его сжигании.

Первые коммерческие проекты уже реализуются в мире. Среди них — предприятие Haru Oni в Чили, разработанное HIF Global при поддержке Porsche и ExxonMobil. Компания использует энергию ветра для производства синтетического метанола и бензина. Аналогичные инициативы разрабатываются в Северной Африке, Исландии и на Аравийском полуострове.

В настоящее время синтетические топлива составляют лишь 0,3% глобального авиационного топлива. Однако эксперты прогнозируют значительный рост этого показателя — до 50% к 2050 году. Вместе с тем, авторы отмечают, что существуют три основных типа синтетического топлива, каждый со своими особенностями.

Помимо e-fuels, выделяют биохимические топлива, производимые из отходов жиров и масел или с помощью ферментации сельскохозяйственных культур, и термохимические, создаваемые при высоких температурах из древесных отходов, биомассы или пластмасс. Первые имеют налаженные цепочки поставок, но сталкиваются с конкуренцией за сырьё, вторые — не требуют пищевого сырья, но предполагают дорогостоящее оборудование.

Производство e-fuels включает четыре энергозатратных этапа: захват и концентрация CO2 (требует 1-3 МВт·ч на тонну), производство водорода из воды (эффективность около 70%), сжатие и транспортировка водорода, а также конвертация углекислого газа в готовое топливо. Каждая стадия сопровождается потерями энергии, что делает конечный продукт дорогим.

Экономическая целесообразность e-fuels напрямую зависит от стоимости возобновляемой электроэнергии. По данным исследования, в США и Великобритании цена на электричество примерно в четыре раза выше, чем на природный газ, в Европе — в 2,5 раза. Эксперты прогнозируют, что до 2040 года основу синтетического топлива будут составлять биохимические и термохимические варианты, а после этой даты основной рост ожидается за счёт e-fuels.

Авторы статьи подчёркивают, что производство таких топлив будет локализовываться в регионах с избытком возобновляемой энергии — в Северной Африке, Патагонии и Исландии, что создаст новых игроков на глобальном энергетическом рынке. Однако для коммерческой жизнеспособности отрасли потребуется масштабирование всей экосистемы — от крупных ветровых и солнечных электростанций до логистических цепочек доставки готового продукта.

Специалисты отмечают, что хотя химическая составляющая e-fuels отработана, экономические аспекты пока сдерживают массовое внедрение. Переход на электроэнергию там, где это возможно, остаётся приоритетным направлением в глобальных климатических инициативах.

Источник: TechXplore