«Точку невозврата» керосин уже прошел, так что внедрение авиационного топлива с биокомпонентами – лишь дело времени».

Интервью с Сергеем Бойченко, доктором технических наук, профессором, заведующим кафедрой экологии Института экологической безопасности Национального авиационного университета.

«Терминал»: Сергей Валерьевич, целесообразно ли с экономической точки зрения вводить биокомпоненты в авиационное топливо? Проводились ли кем-то соответствующие расчеты? Как сказалось на экономической целесообразности применения авиационного биотоплива падение цен на нефть?

Инициатором разработки и внедрения альтернативных (в том числе биологических) видов топлива в авиации является Международная организация гражданской авиации (ICAO). Еще в 1983 г. в структуре ICAO создан технический комитет по охране окружающей среды в авиации (CAEP), в рамках которого активно работает целевая группа (подкомитет) по альтернативному топливу (AFTF). Именно AFTF занимается вопросами экономической целесообразности применения авиационного биотоплива, определяемой, главным образом, двумя критериями:

необходимостью повышения топливной эффективности в авиации из-за известной глобальной проблемы исчерпаемости углеводородного топлива нефтяного происхождения;

необходимостью уменьшения эмиссии вредных веществ в отработанных газах газотурбинных двигателей, то есть повышением экологичности авиационного топлива. Этот критерий сегодня является доминирующим и определяющим в действиях ученых и практиков.

Сегодня стоимость биотоплива пока выше стоимости традиционного керосина, что мотивирует ученых мира работать по созданию технологий, способных изменить это соотношение. Значительным прорывом в вопросах целесообразности и методологии применения альтернативных видов авиатоплива стали конференция ICAO по авиации и альтернативным видам топлива в Рио-де-Жанейро (Бразилия), прошедшая в ноябре 2009 г., а также 38-я сессия Ассамблеи ИКАО.

Как известно, Европейский Союз намерен использовать на транспорте к 2020 г., по меньшей мере, 10% возобновляемых источников энергии с целью достижения общей рыночной доли возобновляемых источников в размере 20% и сокращения выбросов парниковых газов на 20 %.

Эта цель должна быть достигнута благодаря применению «устойчивого» биотоплива. Таким образом, чтобы попасть в национальные планы поддержки, биотопливо должно отвечать критериям устойчивости, в том числе в отношении минимальной экономии энергии за счет сокращения выбросов парниковых газов.

Воздушный транспорт нуждается в эффективных мерах по сокращению эмиссии, без которых рост перевозок приведет не только к увеличению выбросов, но и росту доли авиации в общей эмиссии парниковых газов, поскольку другие сектора успешно сокращают свои доли.

Применение альтернативного топлива в авиации – это главный инструмент уменьшения и ликвидации разрыва между предполагаемым развитием авиации и влиянием негативных технических, эксплуатационных и рыночных факторов, а также уменьшения зависимости от нефтяного топлива.

В Украине миссию обоснования целесообразности, разработки, внедрения альтернативных видов топлива в авиации взял на себя Национальный авиационный университет в лице представителей Института экологической безопасности и Украинского научно-исследовательского центра химмотологии и сертификации ГСМ и ТЖ, которые являются членами и экспертами CAEP и AFTF.

По нашему мнению, «точку невозврата» традиционный керосин уже прошел, так что внедрение альтернативного авиационного топлива – лишь дело времени. Поэтому падение цен на нефть может иметь только кратковременный эффект, но не может быть определяющим. Будущее – за альтернативными видами топлива!

«Терминал»: Каким должно быть соотношение между ценами традиционного и альтернативного топлива, чтобы использовать последнее стало выгодно?

Экономическая целесообразность использования биотоплива в авиации является комплексным показателем, который определяется не только ценами. Если рассматривать лишь ценовую выгоду, то мы в своих разработках стремимся выйти на соотношение 1:1.

«Терминал»: В 2010-м ВВС США намеревались к 2012 г. провести сертификацию всех летательных аппаратов для работы на топливе с биокомпонентами. Предполагалось, что в 2016 г. 50% топлива, используемого американской военной авиацией, будет биологического происхождения. Что воспрепятствовало реализации этих планов?

В США авиационному биотопливу уделяется огромное внимание. Есть доступная информация об активных изысканиях и испытаниях в этой области и ВВС США: американский военно-транспортный самолет Boeing C-17 Globemaster III в 2010 г. совершил первый полет на смеси традиционного топлива марки JP-8 и биотоплива. Тогда была впервые использована смесь из 50% JP-8, 25% компонента, полученного переработкой говяжьего жира, и 25% компонента, полученного переработкой угля.

Думаю, что препятствий в этой программе у них нет. Опять-таки, это дело времени, связанное с комплексной проблемой перехода с традиционного авиакеросина на заменяющие (альтернативные) виды топлива. Это длительный процесс.

«Терминал»: Чем отличается влияние на окружающую среду традиционного авиакеросина и топлива с биологическими компонентами? В чем состоят экологические преимущества и недостатки биотоплива?

Воздушные суда выбрасывают отработавшие газы и частицы в верхние слои тропосферы и нижние слои стратосферы. Эти газы и частицы повышают концентрацию вредных примесей (сажи, оксидов азота и серы), а также атмосферных «парниковых» газов (диоксида углерода, водяного пара, озона, метана), инициируют образование инверсионных следов и могут способствовать развитию перистой облачности. Указанные факторы влияют на глобальное изменение климата.

Работа авиалайнеров на биотопливе снижает выбросы парниковых газов до 85% по сравнению с сжиганием традиционного керосина. А тот диоксид углерода, который все-таки попадает в атмосферу в результате работы авиационных двигателей, затем поглощается растениями, выращиваемыми для производства биотоплива примерно в том же объеме. В составе последнего содержится также значительно меньше серы, следовательно, в атмосферу не будет поступать диоксид серы – один из самых вредных компонентов сгорания традиционного авиационного керосина.

Главными преимуществами авиационного биотоплива являются его возобновляемость («устойчивость») и экологическая чистота.

Есть и недостатки – худшая термоокислительная стабильность и низкотемпературные свойства. Усилия и основная работа нашей научной группы сейчас сосредоточена на решении этих вопросов.

«Терминал»: Среди преимуществ биотоплива часто называют снижение выбросов благодаря наличию кислорода в молекулах применяемых компонентов. Но это же и увеличивает выбросы, поскольку повышает расход биотоплива по сравнению с нефтяным. Неясно, сколько нужно затратить ископаемого топлива, чтобы произвести биологическое. Наконец, биотопливо получают из растений, которые не только производят кислород, но поглощают его. Каков же общий баланс углекислого газа при применении биотоплива?

Сегодня усилия ученых сосредоточены на оценке цикла эмиссии парниковых газов, возникающей в результате сгорания авиационного топлива. Современный методологический подход учитывает оценку альтернативных способов производства новых видов топлива, оценку воздействия землепользования и других факторов, которые следует учитывать в процессе сравнения разных видов топлива для газотурбинных двигателей. Этот процесс не завершен, он продолжается. Впереди много исследований, много испытаний.

Накопленный потенциал знаний о возможности количественного определения степени антропогенного влияния на глобальный климат на основе имеющихся данных наблюдений носят ограниченный характер, поскольку ожидаемый результат по-прежнему в значительной степени зависит от разнообразных природных явлений, а определенность в отношении ключевых факторов отсутствует. К их числу относятся масштабы и характер долгосрочных изменений в природе и постепенно формируемая схема воздействия, обусловленного изменением концентраций «парниковых» газов, аэрозолей и трансформированием ландшафта. Тем не менее, имеющиеся данные однозначно подтверждают влияние антропогенной деятельности на глобальный климат.
Межправительственной группой экспертов по изменению климата разработан ряд методик применительно к эмиссии «парниковых» газов и аэрозолей, учитывающих такие факторы, как рост численности населения, темпы экономического роста, землепользование, развитие техники, наличие энергоносителей и использование различных видов топлива на период до 2100 г. Понимание глобального углеродного цикла и химии атмосферы позволит использовать данные об эмиссии для прогнозирования концентрации «парниковых» газов и аэрозолей в атмосфере и изменения степени естественного радиационного воздействия. Затем для составления перспективных прогнозов предусмотрено использовать климатические или так называемые «радиационные» модели.

Полученные нами результаты локальных первичных испытаний опытных образцов экологически безопасного авиационного топлива BioJet 10 и 20 адекватно соотносятся с эксплуатационными параметрами турбореактивного двигателя РУ19А-300, работающего на стандартном топливе марки ТС-1, в частности по тяге и приемистости двигателя, расходу топлива.

Основываясь на материалах ICAO, можно утверждать, что известные альтернативные виды топлива (исключая газообразные; это – отдельная тема) обеспечивают на протяжении жизненного цикла уменьшение выбросов углерода более чем наполовину по сравнению с традиционным топливом, которое было получено путем переработки нефти.

Интервью было опубликовано в №35 журнала «Терминал» от 5 сентября 2016 года.