Жужжащее, съедобное, растительное: каким бывает альтернативное топливо и что им заправляют

Что объединяет свечу и ракетный двигатель? Поедет ли тепловоз на растительном масле и сколько нужно мух, чтобы изготовить биотопливо? О самых необычных решениях исследователей альтернативного топлива — в материале «Энергии+».

Заправимся шоколадом

Вторсырье — частая основа для альтернативных видов топлива. Ученые таким образом пытаются решить две проблемы: экологическую и экономическую. Исследователей это уравнение привело на… шоколадную фабрику!

Специалисты из Университета ОАЭ научились преобразовывать остатки шоколадного масла в метиловые эфиры жирных кислот. Полученное вещество они смешали с дизельным топливом в разных пропорциях и заправили им лабораторный одноцилиндровый двигатель. По некоторым параметрам, таким как максимальная тяга мотора, «кондитерская» смесь оказалась не хуже традиционного дизтоплива, но по другим не смогла его превзойти и в сумме показала себя менее эффективной.

На рапсовом масле

В 2006–2007 годах компания РЖД испытала биотопливо из рапсового масла (те же метиловые эфиры). В течение года три маневровых тепловоза заправляли смесью с 5, 10 и 20 процентами рапсового продукта.

По словам тогдашнего начальника департамента локомотивного хозяйства РЖД Юрия Маталера, масло улучшило процесс горения. Эксперимент показал, что биотопливо снижает выброс окиси углерода в атмосферу на 30%, однако стоимость альтернативного состава оказалась значительно выше, чем классического.

Для нас — холестерин, для них — «здоровое питание»

Удачным компонентом биотоплива может стать отработанное фритюрное масло, если использовать его на судах. Оно повышает смазывающую способность топливной смеси: чем этот показатель выше, тем дольше будет работать двигатель. 

Первую в России заправку судна таким биотопливом осуществила «Газпром нефть». Чтобы содержимое фритюрницы из ресторана быстрого питания в конце рабочего дня стало пригодным для пополнения бака (бункера), специалисты очистили вторсырье от воды, отфильтровали механические примеси и провели термообработку. 

Биотопливо с отработанным фритюрным маслом в составе сокращает углеродный след судна, а его производство не требует крупных финансовых затрат. Эти факты делают новую рецептуру перспективной для масштабирования. 

Водоросли + микроводоросли = биогаз

В таиландском Университете Маеджо научились синтезировать биогаз из водорослей. Исследователи преобразовывали активно растущую биомассу в биологический газ методом метанового брожения. 

В предложенной технологии углекислый газ и прочие примеси удаляются на последующих этапах обработки с помощью других микроводорослей. Ученые утверждают, что при горении акватоплива выделяется меньше твердых частиц и парниковых газов, чем при сжигании керосина, угля и дизельного топлива.

Недостаток в том, что производить такой газ дорого: химический состав водорослей меняется от сезона к сезону, поэтому просчитывать их количество для производства продукта приходится каждый раз заново.

25 тысяч личинок

Корейские ученые из Научно-исследовательского института нефтяных технологий предложили свой вариант биодизеля, в основе которого личинки черной львинки, двукрылой мухи. Так как основа дизельного топлива — нефть, а, согласно основной теории возникновения, она образовалась из животных липидов миллионы лет назад, то жирные личинки насекомых — потенциально выгодный энергетический ресурс. Тем более что мухи быстро размножаются.

За две недели исследователи вырастили почти 25 тысяч личинок. Их высушили, извлекли жиры, преобразовали в метиловые эфиры и очистили получившуюся смесь. Готовое топливо оказалось пригодным для использования, но его характеристики все равно не дотягивали до стандартного.

Кому мазь, кому топливо

В 1826 году американский изобретатель Сэмюэль Морей запатентовал атмосферный двигатель на скипидаре, а в XX веке основатель компании Honda Соитиро Хонда сконструировал мотоцикл, работающий на нем же — бензина в послевоенной Японии не хватало.

В новых исследованиях скипидар добавляли к дизелю — он повышал мощность и крутящий момент. Его также обогащали кислородом и водородом, прежде чем подмешивать к биодизелю. Экспериментальные смеси оставались текучими при температурах, при которых застывал биодизель. Однако при сгорании скипидарная смесь выделяет большое количество сажи и оксида азота, что не соответствует стандартам. 

Почти как свеча

Перспективным топливом для гибридных ракетных двигателей может стать парафин, считает коллектив ученых из Милана. Вещество сочетает низкую стоимость, энергоемкость, экологичность и быстро переходит из одного агрегатного состояния в другое. Парафин обычно получают при нефтепереработке, потому не придется отстраивать принципиально новое производство. 

Исследовали полагают, что в будущем искусственный воск займет свою нишу в космической отрасли — например, в качестве «заправки» для разгонных ступеней ракет-носителей, которые выводят полезный груз на орбиту. 

Несмотря на смелые эксперименты, реальных конкурентов классическим топливным составам пока нет.

Бензин и дизельное топливо остаются наиболее распространенными благодаря их высокой удельной теплоте сгорания, доступности АЗС. При этом растет интерес к альтернативным источникам энергии. К примеру, у метана высокий коэффициент полезного действия и низкие выбросы углекислого газа, а электричество от возобновляемых источников вообще имеет нулевые выбросы. 

Дмитрий Ким

Эксперт «Газпром нефти» по видам топлива

При этом для использования альтернативного топлива требуются серьезные инвестиции в развитие соответствующей инфраструктуры, отметил специалист.