Wie wurde aus „Gossenöl“ Flugbenzin für große Flugzeuge im Inland?

Am Mittag des 5. Juni absolvierten das im Inland produzierte Großflugzeug C919 und das im Inland produzierte Regionalflugzeug ARJ21 ihre ersten Demonstrationsflüge mit nachhaltigem Flugkraftstoff ( SAF ) in Dongying bzw. Shanghai erfolgreich.

Quelle: Sinopec News

Cao Dongxue, Chefexperte von Sinopec, sagte, dass der bei diesem Testflug verwendete Flugkraftstoff auf der von Sinopec unabhängig entwickelten Technologie zur Herstellung von Bio-Flugkraftstoff basiere. Der Rohstoff ist Altspeiseöl , das wir üblicherweise als „Gossenöl“ bezeichnen , und wird zu 40 % mit gewöhnlichem Flugbenzin vermischt .

So unglaublich! Das „Gossenöl“, das wir normalerweise nicht mögen, hat sich plötzlich in Flugbenzin verwandelt, das großen Flugzeugen zum Abheben verhilft. Wie wird dies erreicht? Lassen Sie uns zunächst verstehen——

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Die Geschichte des Flugbenzines

Der bei diesem Demonstrationsflug verwendete nachhaltige Flugkraftstoff (SAF) ist ein fortschrittlicher alternativer Flugkraftstoff, der revolutionäre Aussichten bietet und den Beginn des Zeitalters des grünen Flugkraftstoffs markiert.

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Welche Vorteile bietet nachhaltiger Flugkraftstoff gegenüber herkömmlichem Flugkraftstoff ?

Sustainable Aviation Fuel (SAF) ist ein flüssiger alternativer Flugkraftstoff aus nachwachsenden Rohstoffen . Zu den Rohstoffen zählen vor allem Pflanzenöle wie Kokosöl, Palmöl, Jatrophaöl, Leinöl, aber auch Mikroalgenöl, Altspeiseöl, tierische Fette etc.

Im Vergleich zu herkömmlichem Flugkraftstoff können die Kohlendioxidemissionen über den gesamten Lebenszyklus um bis zu 80 % reduziert werden . Durch die Kohlenstoffbindung können sogar negative Kohlendioxidemissionen über den gesamten Lebenszyklus erzielt werden.

Technologie zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung | Quelle: Referenz 1

Zu den zertifizierten SAF-Produktionsprozessen zählen vor allem die folgenden. Unter anderem wird das Ester- und Fettsäurehydrierungsverfahren (HEFA) verwendet, um „Gutteröl“ zu Flugbenzin zu raffinieren.

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Wie wird aus „ Gullyöl “ im HEFA-Verfahren Flugbenzin ?

Die Hydrierung von Estern und Fettsäuren (HEFA) ist ein Verfahren zur Hydrierung von Triglyceriden, gesättigten und ungesättigten Fettsäuren in Pflanzenölen, Altspeiseölen und tierischen Fetten . Der Prozess gliedert sich grob in 3 Schritte:

Der erste Schritt: Ungesättigte Fettsäuren und Triglyceride werden durch katalytische Hydrierung in gesättigte Fettsäuren umgewandelt, wobei Triglyceride durch eine β-Wasserstoff-Eliminierungsreaktion in Fettsäuren umgewandelt werden.

Schritt 2: Gesättigte Fettsäuren werden durch Hydrodeoxygenierungs- und Decarboxylierungsreaktionen in geradkettige C15-C18-Alkane umgewandelt. In der Anfangszeit wurden für diesen Schritt hauptsächlich Zeolith- oder Oxid-gestützte Edelmetallkatalysatoren verwendet. Diese Katalysatoren wurden jedoch leicht vergiftet und deaktiviert, erzeugten leicht Crackprodukte und waren teuer. Später wurden sie schrittweise durch Übergangsmetalle wie Ni, Mo, Co oder deren trägergestützte bimetallische Katalysatoren ersetzt.

Der dritte Schritt: Crack- und Isomerisierungsreaktion , die desoxidierten geradkettigen Alkane werden weiter selektiv hydrogecrackt und tief isomerisiert, um hochverzweigte Alkane zu erzeugen. Die in diesem Schritt üblicherweise verwendeten Katalysatoren sind Pt-beladenes Al2O3, Zeolith-Molekularsiebe usw.

Schließlich wird der gemischte flüssige Brennstoff durch einen Destillationsprozess in Leichtgas, Naphtha und Biojet-Kraftstoff getrennt.

China ist das erste Land in Asien und das vierte weltweit, das unabhängig eine Technologie für Bio-Flugzeugtreibstoff entwickelt hat. Derzeit verfügt mein Land über ein System zur Produktion, Zertifizierung und Beantragung von Bio-Flugzeugtreibstoff. Chinas erste Anlage zur Herstellung von Bio-Flugzeugtreibstoff mit einer Jahresproduktion von 100.000 Tonnen hat bei der Zhenhai Refining and Chemical Company erfolgreich die Großproduktion aufgenommen.

Ein mit Bio-Flugzeugtreibstoff Nr. 1 von Sinopec beladener Tanklaster verlässt die Zhenhai-Raffinerie

Bildquelle: China National Radio Der nachhaltige Flugkraftstoff, der den im Inland produzierten Großflugzeugen zum Abheben verhilft, wird von Zhenhai Refining and Chemical hergestellt. Es wird mit der von Sinopec unabhängig entwickelten Technologie hergestellt und seine Qualitätsindikatoren entsprechen den nationalen Standards. Es hat Asiens erstes globales RSB-Zertifizierungszertifikat für Biomasse-Flugkraftstoff erhalten. Die RSB-Zertifizierung ist einer der höchsten Nachhaltigkeitsstandards der Branche.

Vergleich von Speiserestöl vor der Raffination und Flugkraftstoff von Zhenhai Refining and Chemical

Bildquelle: Beijing Daily

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Ist die Herstellung von Biokraftstoff aus „ Gossenöl “ wirtschaftlich ?

Tatsächlich sind die Kosten für die Umwandlung von Altspeiseöl in Bio-Flugzeugtreibstoff nicht gering (etwa dreimal so hoch wie die von gewöhnlichem Flugtreibstoff), aber die Kohlendioxidemissionen können um mehr als die Hälfte reduziert werden .

Wenn beispielsweise der gesamte Flugbenzinverbrauch Chinas im vergangenen Jahr durch Bio-Kerosin ersetzt würde, könnten die Emissionen schätzungsweise um 55 Millionen Tonnen pro Jahr reduziert werden, was der Anpflanzung von fast 500 Millionen Bäumen entspricht . Aus dieser Perspektive ist diese „ökologische Rechnung“ noch immer sehr lohnenswert.

Bildquelle: iStock

China verfügt über ausreichende potenzielle nachhaltige Rohstoffressourcen für Flugkraftstoffe, darunter 3,4 Millionen Tonnen Altspeiseöle und -fette pro Jahr, 207 Millionen Tonnen landwirtschaftliche Abfälle pro Jahr, 195 Millionen Tonnen Forstabfälle pro Jahr, 23,5 Millionen Tonnen städtischer organischer Feststoffabfälle pro Jahr und 5 Millionen Tonnen Ethanol pro Jahr aus Industrieabfällen. Die gesamte SAF-Produktionskapazität für diese Rohstoffe kann 46,41 Millionen Tonnen pro Jahr erreichen.

Laut Statistik hat mein Land eine SAF-Produktionskapazität von 200.000 Tonnen pro Jahr aufgebaut und eine geplante Produktionskapazität für nachhaltigen Düsentreibstoff von über 3 Millionen Tonnen pro Jahr angekündigt. Die Luftfahrtindustrie ist für etwa 2 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen verantwortlich und der Aufbau einer vollständigen industriellen Kette für Bio-Flugzeugtreibstoff ist für die Reduzierung der Emissionen in der Luftfahrtindustrie von entscheidender Bedeutung. Derzeit fördern große globale Unternehmen der Luftfahrtindustrie, darunter Airbus und Boeing, aktiv die grüne Transformation. mein Land spielt eine immer wichtigere Rolle beim Aufbau einer umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Luftfahrtindustrie.

Verweise

[1] Chang Zhonghong. Vergangenheit und Gegenwart des Flugbenzin[J]. Großflugzeuge, 2023, (09): 8-13.

[2] Zhou Dan. Aktueller Stand der Entwicklung nachhaltiger Flugkraftstoffe in meinem Land[J]. China und ausländische Energie, 2024, 29(05): 10.

[3] Yan Feng, Su Shuai. Eine kurze Diskussion über den Entwicklungsstand und die Anwendung nachhaltiger Flugkraftstoffe[J]. Journal of Civil Aviation, 2024, 8 (01): 112-115.

[4] Wang Sheng, Yang He, Yan Rui et al. Aktueller Stand der Technologie zur Herstellung von Bio-Flugzeugtreibstoff[J]. Chinesisches Journal für Biotechnologie, 2022, 38 (07): 2477-2488.

Autor: Guo Weihong, PhD, leitender Ingenieur, Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften

Planung & Bearbeitung: Little Dandelion

Wissenschaftliche Überprüfung: Wu Yang, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Umwelt- und Chemieingenieurwesen, Universität Shanghai