Прорыв в биотопливе на бактериях может привести к более чистым космическим путешествиям

Боинг Старлайнер
Группа экспертов по биотопливу разработала совершенно новый тип топлива с использованием бактерий, плотность энергии которого может быть выше, чем у большинства современных видов топлива для тяжелых условий эксплуатации, используемых сегодня. Новое открытие может быть использовано для разработки более чистого и экономичного ракетного топлива для НАСА и других космических агентств.

Глобальное потепление имеет много желающих иметь более чистый способ производства бензина, которым питаются различные виды транспорта. Группа экспертов по биотопливу во главе с Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (Berkeley Lab), возможно, сделала именно это с конкретной бактерией. Молекулы-кандидаты в топливо, называемые POP-FAME (метиловые эфиры полициклопропанированных жирных кислот), черпают свой энергетический потенциал из «фундаментальной химии их структур», согласно сообщению на веб-сайте Berkeley Lab.

Используемые полициклопропановые молекулы содержат несколько трехуглеродных колец треугольной формы, которые вынуждают каждую углерод-углеродную связь образовывать четко определенный угол 60 градусов. Это приводит к сжиганию большего количества энергии, чем можно получить с помощью более крупных кольцевых структур или углерод-углеродных цепей, которые обычно встречаются в топливе. Структуры также помогают молекулам топлива плотно упаковываться в меньший объем, что, в свою очередь, увеличивает массу и общую энергию топлива в любом заданном баке.

бактерии топливо
Кредит изображения: Пабло Крус-Моралес

«Этот биосинтетический путь обеспечивает чистый путь к высокоэнергетическому топливу, которое до этой работы можно было производить только из нефти с использованием высокотоксичного процесса синтеза», — заявил руководитель проекта Джей Кислинг. «Поскольку это топливо будет производиться из бактерий, питаемых растительным веществом, которое производится из углекислого газа, извлеченного из атмосферы, их сжигание в двигателях значительно уменьшит количество добавленного парникового газа по сравнению с любым топливом, полученным из нефти».

Эрик Сандстром, автор статьи, описывающей кандидаты в топливо для СОЗ, опубликованной в журнале Joule . , указал, что нефтехимические продукты дают «своего рода суп из разных молекул», над которым у вас нет особого контроля. Тем не менее, это то, что мы использовали в течение длительного времени и разработали все наши двигатели для работы.

«Большой консорциум, стоящий за этой работой, Co-Optima, получил финансирование, чтобы подумать не только о воссоздании того же топлива из сырья на биологической основе, но и о том, как мы можем создать новое топливо с лучшими свойствами», — отметил Сандстром. «Вопрос, который привел к этому, звучит так: «Какие интересные структуры может создать биология, чего не может сделать нефтехимия?»

топливные бактерии
Изображение предоставлено: Дженни Насс/Лаборатория Беркли.

На данный момент команде не удалось произвести достаточно молекул-кандидатов топлива для полевых испытаний, в основном из-за того, что для этого требуется 10 кг топлива в реальном ракетном двигателе. Однако они смогли оценить предсказания Кислинга в отношении плотности энергии.

Данные моделирования показывают, что кандидаты на СОЗ-топливо безопасны и стабильны при комнатной температуре и будут иметь значение плотности энергии более 50 мегаджоулей на литр после химической обработки. Для сравнения, обычный бензин имеет значение 32 мегаджоуля на литр, JetA, наиболее распространенное реактивное топливо, и RP-1, популярное ракетное топливо на основе керосина, имеют значение около 35.

Ученые продолжают работать над еще большим повышением эффективности производства бактерий, чтобы генерировать достаточное количество для испытаний на сжигание. «Мы работаем над настройкой длины цепочки для конкретных приложений», — сказал Сандстрем. «Топливо с более длинной цепочкой будет твердым, хорошо подходящим для определенных видов ракетного топлива, более короткая цепочка может быть лучше для реактивного топлива, а в середине может быть молекула, альтернативная дизельному топливу».

Лучший кредит изображения: НАСА/Боинг

Источник (англ.)

Поставить оценку
Кофебрейкер | Интернет-журнал