Судовые биотоплива: биометанол и биометан (bio-LNG)

Океанское судоходство невозможно наэлектризовать. Батарейный блок хранит порядка полмегаджоуля на килограмм, тяжёлое топливо — около сорока; разрыв почти в два порядка, и никакая ожидаемая химия его не закроет для судна, пересекающего океан между бункеровками. Значит, топливом должна быть молекула, а молекулу выбирают портовая логистика и объём танков раньше, чем кто-то спросит, как её сделали. Два кандидата сейчас устраивают одновременно судостроителей и производителей топлива: метанол и сжиженный биометан.

Метанол: минимальная цель синтеза

Метанол — конечная точка однокарбонной химии: CO + 2H2 на медно-цинково-алюминиевом катализаторе при примерно 220–280 °C и 50–100 бар, параллельно идёт маршрут CO2 + 3H2. Обе реакции экзотермичны и лимитированы равновесием, поэтому заводы гоняют рецикл и за один проход конвертируют газ лишь частично. Метанол — естественная первая цель платформы синтез-газа благодаря селективности: здесь нет распределения продуктов роста цепи, нет потолка Андерсона–Шульца–Флори, потому что продукт — сама молекула. Очистка газа важна ровно так же, как на странице Фишера–Тропша, — сера отравляет медный катализатор, — но всё после очистки сравнительно просто. Как судовое топливо метанол при атмосферных температуре и давлении жидок, кипит при 65 °C, не требует криогеники и встраивается в танковую и бункерную практику с умеренной переделкой. Плата — объём: примерно 16 МДж на литр, меньше половины энергетики тяжёлого топлива, то есть на тот же рейс танков нужно в два с половиной раза больше; низкая смазывающая способность и токсичность заставляют двигатели поджигать его дизельной струёй, а не от сжатия.

Биометан: вкатывание в существующий парк сжигания

Сжиженный биометан — это просто продукт бродильной цепочки, дожатый на шаг дальше: биогаз обогащается до трубопроводного метана, затем сжижается при −162 °C, ужимаясь примерно в шестьсот раз. У сжижения своя жёсткая кромка — CO2 надо срезать до следов заранее, потому что при −78,5 °C он замерзает и забил бы криоблок, — но притягательна именно сторона сгорания: растущий парк двухтопливных двигателей уже жжёт метан, и биотопливо встаёт в оборудование, купленное под ископаемую версию. Нерешённый уязвимый пункт — утечка метана: газовые двигатели упускают долю несгоревшего топлива, а за столетие метан действует примерно в тридцать раз сильнее CO2, так что даже несколько процентов утечек заметно съедают климатический смысл.

Почему эти два, а не что-то получше

Ни одна из молекул энергетически не выдающаяся. Они побеждают по совокупности ограничений: обе хранимы в танках корабельного масштаба, обе горят в сертифицированных двигателях, и у обеих есть производственные маршруты — газификация в метанол, сбраживание в СПГ, — опирающиеся на два семейства сырья из каркаса раздела. Лимитирующие величины непарадны: литры на милю, криогенный капитал и процент утечек. Лучшая химия должна превзойти метанол не как молекулу, а как груз.